Ứng dụng phần mềm KSVN trong công tác khảo sát và thiết kế các công trình giao thông

Trường Đại học Mỏ Địa chất

1
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

MỤC LỤC

Đồ án tốt nghiệp

1
Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Hiện nay, trên thế giới nói chung và các quốc gia nói riêng thì vai trò của
ngành giao thông vận tải là hết sức quan trọng, nhất là đối với các quốc gia đang
phát triển như Việt Nam. Vai trò của ngành giao thông vận tải là ngành kỹ thuật
quan trọng, luôn đi trước mở đường cho sự phát triển chung của đất nước.Là cầu
nối thông thương để phát huy tiềm lực các nền kinh tế-xã hội.Nối liền khoảng
cách giữa nông thôn và thành thị trong nước và khu vực.
Nước ta đang trong thời kỳ quá độ, vậy nên nhiệm vụ trước tiên là hoàn
thiện và trang bị kết cấu hạ tầng kinh tế- xã hội được hoàn chỉnh và đồng
bộ.Trong đó kết cấu hạ tầng giao thông là vấn đề tiên quyết.Các dự án giao
thông vận tải sẽ phục vụ cho mục tiêu đưa đất nước ta cơ bản trở thành nước
công nghiệp vào năm 2020 và mục tiêu phát triển trong những năm tiếp theo. Để
đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao của xây dựng, việc ứng dụng công
nghệ tin học chuyên dụng vào công tác khảo sát, thiết kế và các công tác khác…

đã đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật, đảm bảo độ chính xác và thỏa mãn
tính tối ưu về kinh tế.
Bản thân em đã được khoa Trắc Địa và bộ môn Trắc địa mỏ giao cho đề
tài “Ứng dụng phần mềm KSVN trong công tác khảo sát và thiết kế các công
trình giao thông”.
Em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô trong bộ
môn Trắc địa mỏ, đặc biệt là thầy giáo: TS.Vương Trọng Kha đã tận tình giúp
đỡ, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án. Đồng thời em cảm ơn các bạn
đồng nghiệp đã tham gia, đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn thành.
Do trình độ và kiến thức có hạn nên đồ án của em không tránh khỏi những
sai sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp, phê bình của các thầy, cô giáo
và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Ngọc Thạch
2
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

3
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55

Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệuchung về công trình giao thông
1.1.1. Khái niệm chung về đường giao thông
a. Các yếu tố hình học của đường giao thông
Tuyến đường là trục thiết kế của công trình đường được đánh dấu ngoài
thực địa, trên bản đồ bình đồ , cho trước bởi tọa độ các điểm cơ bản trên mô
hình số của bề mặt thực địa.
Tuyến đường nhìn chung là một đường cong không gian phức tạp. Trong
mặt phẳng,tuyến gồm các đoạn thẳng có hướng khác nhau và chêm giữa chúng
là các đường cong có bán kính cố định hoặc thay đổi. Trong mặt phẳng cắt dọc
tuyến bao gồm các đoạn thẳng có độ dốc khác nhau và nối giữa chúng là những
đường cong đứng có bán kính không đổi.
Các yếu tố hình học của tuyến gồm:
+ Bình đồ tuyến đường với tọa độ điểm đầu, góc phương vị cạnh đầu, các
góc ngoặt, khoảng cách giữa các góc ngoặt, bán kính các đoạn cong chuyển tiếp.
+ Các mặt cắt dọc và mặt cắt ngang tuyến đường, trên đó ghi rõ độ cao
thực tế, độ cao thiết kế, độ dốc thiết kế của tuyến đường.
+ Bình đồ các ngã ba, ngã tư, vị trí ga tàu hỏa.
+ Bình đồ kênh máng và các mặt cắt của chúng với sự biểu diễn đầy đủ
các yếu tố hình học, đặc biệt là độ dốc đáy của kênh máng.
Dựa vào các tài liệu có liên quan thì trắc địa có nhiệm vụ bố trí điểm đầu
tiên và hướng của trục kênh máng hoặc tuyến đường theo các yếu tố hình học
theo hình dáng của công trình. Để bố trí đỉnh các góc ngoặt của tuyến, cần phải

thành lập một đường chuyền kinh vĩ với các góc ngoặt thiết kế và các cạnh là
những chiều dài giữa các đỉnh góc ngoặt.

4
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Tùy theo độ dốc của kênh máng mà các mốc độ cao được bố trí dọc theo
tuyến đường hoặc lòng kênh với khoảng cách từ 10 đến 20m.
b. Các thông số của việc định tuyến
Để đáp ứng những yêu cầu kỹ thuật về độ dốc, bán kính cong và đồi hỏi
chi phí cho việc xây dựng tuyến thấp nhất đó là tổ hợp các công tác từ khảo sát,
xây dựng theo tuyến được chọn đó được gọi là công tác định tuyến đường. Gồm
các thông số sau:
+ Thông số mặt phẳng: Góc ngoặt, bán kính cong phẳng, chiều dài các
đường cong, các đoạn thẳng chêm.
+ Thông số độ cao: Các độ dốc dọc, chiều dài các đoạn trong mặt cắt và
bán kính cong đứng.
c. Định tuyến đường ở miền núi và đồng bằng
Ở đồng bằng vì độ dốc trung bình của mặt đất vùng đồng bằng thường
nhỏ hơn độ dốc thiết kế cho phép cho nên công tác định tuyến chủ yếu dựa vào
địa vật.
Ngược lại, ở miền núi do độ dốc lớn hơn đáng kể so với độ dốc thiết kế
của tuyến đường, cho nên việc định tuyến được chọn chủ yếu dựa vào địa hình

trên cơ sở độ dốc giới hạn của từng đoạn tuyến. Để đảm bảo độ dốc đó người ta
buộc phải kéo dài tuyến bằng cách làm lệch tuyến đường đi những góc khá lớn
so với đường thẳng.
d. Các dạng đường cong bố trí
Các tuyến đường do địa hình địa vật cản trở nên tuyến phải đổi hướng ở
nhiều đoạn. Để đảm bảo an toàn cho các phương tiện giao thông di chuyển trên
các đoạn đó, tại vị trí tuyến đổi hướng người ta phải bố trí các đường cong nối
giữa các đoạn thẳng khác hướng.
Trong các loại đường cong, đơn giản nhất là đường cong tròn có bán kính
R không đổi.Để tránh điểm gẫy giữa đường cong tròn và đường thẳng người ta
bố trí các đường cong chuyển tiếp có bán kính thay đổi từ vô cùng tới R. Ở
5
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

những khu vực có địa hình chênh cao lớn tại đỉnh hai đoạn thẳng nối với nhau
tọa thành góc nhọn người ta dùng đường cong quay đầu.Trong mặt phẳng thẳng
đứng dùng đường cong đứng.
1.1.2. Công tác trắc địa trong thi công đường giao thông
Trên bản đồ tỷ lệ nhỏ và trung bình, đánh dấu những điểm khống chế
tuyến bao gồm điểm đầu, điển cuối, những điểm trung gian theo ý đồ thiết kế.
Các đường thẳng nối những điểm khống chế tuyến cho ta đường ngắn nhất.
Dựa vào đường ngắn nhất, trên cơ sở phân tích địa hình địa vật, địa chất
công trình, địa chất thủy văn, kết hợp thăm quan khảo sát ngoài thực địa để đề

xuất phương án tuyến. Đối với mỗi phương ánphải đánh dấu những điểm cố
định tuyến. Trong từng phương án tuyến, trên bản đồ địa hình thành lập trắc dọc,
xác định chiều dài tuyến. đếm số lượng các điểm cố định tuyến… từ đó ta ước
tính khối lượng công tác , hoạch toán kinh tế sơ bộ, đưa ra các biện pháp đo đạc
tuyến, các phương án kỹ thuật cho từng phương án, lựa chọn phương án tối ưu.
Giai đoạn này, khối lượng công việc khá lớn, số liệu yêu cầu độ chính xác
không cao nhưng đòi hỏi phải đầy đủ và nhanh chóng.
- Khảo sát chi tiết:
Giai đoạn này về cơ bản là công tác khảo sát ngoài thực địa theo như
phương án đã chọn, nhiệm vụ chủ yếu:
+ Định vị tuyến tối ưu đã được phê duyệt trên mặt đất.
+ Trên hướng tuyến đã định vị tiến hành đo đạc và thu thập các số liệu
phục vụ cho công tác thiết kế kỹ thuật bao gồm: đo trắc dọc theo tim tuyến và
trắc ngang tuyến đường, đo bình đồ tuyến, điều tra và đo nối những vùng có liên
quan vào tuyến. Trong giai đoạn này yêu cầu số liệu phải chính xác và đầy đủ.
- Định tuyến đường giao thông
Định tuyến trong phòng:
+ Phương pháp thử
+ Phương pháp đặt các đoạn có cùng độ dốc.
Định tuyến ngoài thực địa :
6
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

+ Chuyển bản vẽ ra ngoài thực địa
+ Đo góc ngoặt trên tuyến
+ Đo chiều dài các cạnh
+ Bố trí các đường cong
+ Thủy chuẩn dọc tuyến
+ Đánh dấu
+ Đo nối tọa độ
+ Đo vẽ mặt bằng
+ Chỉnh lý hồ sơ.
1.1.3. Quy phạm và chỉ tiêu kỹ thuật
a. Quy trình khảo sát
- Quy trình khảo sát đường ô tô: 22 TCN 263 - 2000.
- Quy trình dào, khoan, thăm dò địa chất: 22 TCN 259- 2000.
b.Quy phạm thiết kế:
- Tiêu chuẩn thiết kế đường: TCVN 4054 -05.
- Tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm : 22 TCN 211 - 06.
- Tiêu chuẩn thiết kế áo đường cứng : 2 TCN 223 - 95.
- Điển hình thiết kế cống: 533 - 01-01, 533-01-02.
- Điển hình thiết kế cầu : 81- 03X.
- Điều lệ biển báo hiệu đường bộ : 22 TCN 237 - 01.
- Yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật.
1.1.4. Tiêu mốc cho lưới khống chế dọc tuyến
a. Mốc dựng cho lưới khống chế mặt bằng, độ cao
1.Mốc dựng trong công tác bố trí gần đúng cọc đỉnh ngoặt, điểm lý trình
Mốc tạm thời:
- Đó là các cọc gỗ chắc chắn
đảm bảo độ bền vững trong thời gian
thi công công trình. Cọc gỗ có đường
kính khoảng 0.1m, chiều dài khoảng
0.8m được đẽo nhọn một đầu. Cấu

tạo của mốc được thể hiện như hình
bên :
- Được dựng để đánh dấu các
đỉnh góc chuyển, các điểm mố lý
trình tạm thời.
Mốc tạm thời
7
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

b. Mốc dựng trong thi công lưới khống chế dọc tuyến
• Mốc các điểm khống chế hạng IV
Đó là các mốc kiên cố được đổ bằng bê tong theo kích cỡ được quy định
như hình vẽ bên dưới. Mốc được chon sâu bằng mặt đất, có nắp đậy lớn 10cm.
Phục vụ cho xây dựng lưới tăng dầy đường chuyền 1, 2 và khôi phục các điểm
mốc trong lưới.
• Mốc các điểm đường chuyền
Đó là các mốc kiên cố được đổ bằng bê tong theo kích cỡ đã được quy
định như hình phía dưới. Mốc được chon sâu nhú khỏi mặt đất khoảng 10cm.
Được dựng sau khi đo hoàn nguyên điểm và sử dụng trong suốt quá trình thi
công, bố trí và đo vẽ hoàn công công trình.
c. Tiêu ngắm
- Tiêu ngắm như hình vẽ ở bên được sử dụng cho trường hợp lưới đường chuyền
dọc tuyến bị che khuất giữa các điểm lưới liền kề. Sử dụng khi bố trí trục thi

công cầu trên sàn thi công hay đảo nổi.
- Ngoài ra, ta cũng có thể sử dụng các loại tiêu khác như: Xi nhan, bồ ngắm…

8
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2
CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG
ĐƯỜNG GIAO THÔNG
2.1. Nhiệm vụ và đặc điểm công tác trắc địa phục vụ xây dựng đường giao thông
1. Nhiệm vụ
Phục vụ cho công tác đo vẽ tỷ lệ lớn các vị trí đặc trưng trên tuyến, làm
cơ sở để chuyển các đỉnh ngoặt đã thiết kế của tuyến đường ra thực địa, phục vụ
các công tác bố trí trong xây dựng các công trình dọc tuyến.
2. Đặc điểm
Đường giao thông là dạng công trình tuyến nên lưới khống chế trắc địa
dọc tuyến được lập theo phương án các đường chuyền đa giác.
*Trích quy phạm “ Quy phạm khảo sát đường Ô tô-22TCN 263-2000” của
Bộ giao thông vận tải.
Để phục vụ cho công tác khảo sát và thi công các tuyến đường ô tô thì:
- Đối với các tuyến dài từ 50km trở lên cần xây dựng lưới khống chế cở sở mặt
bằng tương đương lưới hạng IV nhà nước. Trên cơ sở đó phát triển lưới tăng dày
tương đương với lưới đường chuyền cấp II.

- Lưới khống chế mặt bằng hạng IV có thể được thực hiện bằng công nghệ GPS
với lưới khống chế tối đa giữa các mốc là 6km, tối thiểu là 2km. Hoặc có thể
được lập bằng lưới đa giác hạng IV.
- Sai số khép tương đối giới hạn đường chuyền 1/T=1/25.000
- Lưới khống chế đường chuyền cấp II thường được đo bằng máy toàn đạc điện tử
có đcx như sau:
+ Đcx đo góc: m”=±5”
+ Đcx đo cạnh: =±(5mm+3ppm S ).
+ Chiều dài cạnh của lưới: 80mS 350m ( tốt nhất từ 150m250m).
+ Đcx đo góc: m” 10”
+ Đcx đo cạnh :
+ Sai số khép tương đối đường chuyền: = =
+ Sai số vị trí điểm: 50mm
Còn lưới khống chế độ cao cũng được lập qua 2 cấp:
- Cấp độ cao cơ sở là: Lưới độ cao hạng IV chỉ tiêu kỹ thuật của lưới độ cao hạng
IV là:
9
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Sai số khép tuyến độ cao: mm
- Cấp độ cao tăng dày: Là lưới độ cao kỹ thuật với chỉ tiêu:
+ Đối với đồng bằng: 30
+ Đối với vùng núi: 50

2.2. Công tác trắc địa trong thi công tuyến đường
2.2.1. Chuyển bản vẽ ra ngoài thực địa
a. Phương pháp tọa độ cực:
Phương pháp được ứng dụng tương đối phổ biến, thích hợp khi khu vực
xây dựng quang đãng, bằng phắng và khoảng cách bố trí nhỏ hơn chiều dài
thước. Điểm công trình C được định vị trên mặt đất thông qua hai thành phần
cực là góc cực β và khoảng cách cực D (như hình 2.1) gọi là số liệu bố trí theo
phương pháp tọa độ cực . Để tính số liệu bố trí có thể dùng phương pháp đồ giải
hoặc giải tích: - Phương pháp giải tích là phương pháp tính toán, dựa vào toạ độ
hai điểm khống chế I, II và toạ độ thiết kế của điểm công trình C, áp dụng bài
toán trắc địa ngược có : αI-C , αI-II , DI-C ⇒ β = αI-II - αI-C. Phương pháp này
cho độ chính xác cao. - Phương pháp đồ giải là đo trực tiếp số liệu bố trí trên
bình đồ thiết kế công trình. Độ chính xác phương pháp này không cao nếu bình
đồ trên giấy và tỷ lệ nhỏ.

Hình 2.1: Độ chính xác phương pháp được xác định bởi công thức
=+ + ++

( 1.a)

Trong đó:
- sai số liệu gốc
- sai số bố trí góc β
- sai số bố trí cạnh D
- sai số quy tâm trạm đo và điểm ngắm
- sai số cố định điểm
10
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55

Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

b. Phương pháp tọa độ vuông góc:
Nếu bố trí những công trình công trình dân dụng và công nghiệp quy mô
nhỏ, đơn giản ta có thể dựa vào cạnh của lưới đường chuyền hoặc lưới tam giác
để bố trí. Số liệu bố trí là các đoạn đánh dấu (x) (hình 2.1a).

(hình2.1a )

(hình2.1b )
Hình 2.2

Những công trình quy mô lớn, phức tạp phải dùng lưới ô vuông xây dựng
để bố trí. Khi xây dựng lưới vuông thì một trục của lưới phải song song hoặc
trùng với trục chính công trình.Vị trí các điểm công trình và đỉnh ô vuông phải
được xác định trong hệ này. Từ tọa độ các điểm đỉnh ô vuông và tọa độ các
điểm đặc trưng của công trình ta tính được các số liệu bố trí gồm các gia số tọa
độ ∆xi , ∆yi của chúng. Vị trí các điểm công trình được xác định ngoài thực địa
qua việc bố trí góc vuông và các đoạn ∆xi, ∆yi bằng máy kinh vĩ và thước thép (
hình 2.1b). Độ chính xác của phương pháp xác đỉnh bới công thức(1.b và 1.c ).
- Nếu bố trí trước :
= + + + + + ( 1.b)
- Nếu bố trí trước :
= + + + + + ( 1.c)
Trong đó :
mg - sai số liệu gốc

mβ - sai số bố trí góc vuông
m∆x , m∆y - sai số bố trí thành phần gia số tọa độ ∆x và ∆y
mc.r - Sai số quy tâm trạm đo và điểm ngắm
mf - sai số cố định điểm
c. Phương pháp giao hội
- Phương pháp giao hội góc
11
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Số liệu bố trí là góc giao hội β1, β2 , số liệu này được tính từ toạ độ các
điểm khống chế I, II và điểm công trình C theo bài toán trắc địa ngược. Vị trí
điểm công trình C là giao của hai hướng IC và IIC khi bố trí góc giao hội β1, β2
từ cạnh đáy giao hội I-II.Để có điều kiện kiểm tra và tăng độ chính xác công tác
bố trí người ta còn thực hiện giao hội thêm hướng trục chính của công trình.Kết
quả giao hội là tam giác sai số hợp bởi ba hướng giao hội, vị trí điểm giao hội là
trọng tâm của tam giác sai số (hình 2.2).Phương pháp này ứng dụng phổ biến
trong việc bố trí công trình cầu, đập thủy điện - thủy lợi.

Hình 2.2
Đcx: hoặc

( 1.d )

- Phương pháp giao hội cạnh:
Khi khoảng cách từ điểm công trình đến điểm khống chế nhỏ hơn chiều
dài thước, thì ta có thể dùng phương pháp giao hội cạnh.Vị trí điểm công trình C
là giao đầu mút của hai cạnh s1 và s2 từ hai đầu cạnh đáy giao hội I-II.
2.2.2. Các dạng đường cong bố trí
Khái niệm Các tuyến đường do địa hình địa vật cản trở nên tuyến phải đổi
hướng ở nhiều đoạn. Để đảm bảo an toàn cho các phương tiện giao thông di
chuyển trên các đoạn đó, tại vị trí tuyến đổi hướng (các đỉnh) người ta phải bố
trí các đương cong nối giữa các đoạn thẳng khác hướng. Trong các loại đường
cong, đơn giản nhất là đường cong tròn có bán kính R không đổi. Để tránh điểm
gẫy giữa đường cong tròn và đường thẳng người ta bố trí các đường cong
chuyển tiếp có bán kính thay đổi từ vô cùng tới R. Ở những khu vực có địa hình
chênh cao lớn tại đỉnh hai đoạn thẳng nối với nhau tạo thành góc nhọn người ta
12
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

dùng đường cong quay đầu(hình 2.3). Trong mặt phẳng thẳng đứng dùng đường
cong đứng. Trong phạm vi giáo trình này chỉ nghiên cứu việc bố trí đường cong
tròn.

Hình 2.3
1. Bố trí những điểm chính trên đương cong tròn:
Các điểm chính của đường cong tròn gồm điểm đầu (Tđ) , điểm phân cự

(G) và điểm cuối (Tc). Khi bố trí các điểm chính trên đường cong ta mới chỉ xác
định được vị trí tổng quát của đường cong đó trên mặt đất (hình 2.4). Các số liệu
bố trí đường cong bao gồm: đoạn tiếp tuyến T, đoạn phân cự p, chiều dài đường
cong S và độ chênh hai lần tiếp tuyến với chiều dài đường cong ∆d.

Hình 2.4
( 1.e )
Trong đó: θ - góc chuyển hướng;
R - bán kính đường cong tròn.
Để bố trí các điểm chính đường cong trên mặt đất, tại đỉnh Đ ta đặt mắt
kinh vĩ. Định hướng về đỉnh phía sau, dùng thước thép bố trí đoạn T ta được
điểm Tđ; định hướng về đỉnh phía trước bố trí đoạn T ta được điểm Tc; xác định
hướng đường phân giác của góc Td Đ Tc , trên đường này từ đỉnh Đ bố trí đoạn
p ta có điểm G.
2. bố trí các điểm chi tiết trên đường cong tròn
Để cụ thể đường cong tròn trên mặt đất thì cứ cách một đoạn k nào đó
(5m hoặc 10m hoặc15m...) người ta phải bố trí một cọc trên đường cong tròn,
13
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

các cọc này gọi là cọc chi tiết. Để bố trí các điểm chi tiết có thể dùng một trong
các phương pháp sau:
- Phương pháp toạ độ vuông góc:

Hình2.5

Hệ tọa độ vuông góc lấy Tđ hoặc Tc
làm góc tọa độ. Tiếp tuyến với đường
cong tròn nối gốc tọa độ với đỉnh làm
trục X và bán kính đường cong tròn
nối gốc tọa độ làm trục y (hình 2.5).
Tọa độ xi và yi của các điểm chi tiết
được tính như sau:

( 2.a )
Công tác bố trí các điểm chi tiết trên mặt đất được thực hiện tương tự như
như trên đã giới thiệu.
- Phương pháp toạ độ cực mở rộng:
-Hệ tọa độ cực lấy tâm cực là
điểm Tđ hoặc Tc , trục cực là đường
tiếp tuyến nối tâm cực với đỉnh (hình
2.6). Số liệu bố trí theo phương pháp
tọa độ cực mở rộng là các đoạn k giao
với hướng của các góc cực của các
điểm chi tiết và được tính như sau:

Hình 2.6

Góc cực của các điểm chi tiết 1, 2, 3...n tương ứng là φ/2, 2φ/2,
3φ/2...nφ/2.
-

Phương pháp dây cung kéo dài:

Khi bố trí bằng phương pháp này thì điểm 1 được bố trí theo một trong hai
phương pháp như đã trình bày ở trên. Từ điểm thứ hai trở đi, ta kéo dài dây cung
k của điểm sau về phía trước một đoạn bằng k, lấy đầu mút của đoạn kéo dài này
là tâm quay một cung có bán kính bằng d, lấy điểm phía sau quay một cung có
14
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

bán kính bằng k, hai cung cắt nhau cho vị trí của điểm chi tiết trên đường cong
tròn ( hình2.7). Từ hai tam giác đồng dạng trên (hình 2.7) ta tính được đoạn d:

= →d=
Hình 2.7
- Bố trí đường cong đứng:
Trên mặt cắt dọc, để tránh những diểm gẫy khúc ở đỉnh dốc hay chân dốc
người ta phải bố trí đường cong đứng. đường cong đứng thường là đường cong
tròn do đó tính toán đường cong đứng cũng tương tự như đường cong tròn. Tuy
nhiên do góc chuyển hướng của đường cong tròn nhỏ nên có thể tính đôn giản
hơn bằng công thức gần đúng.
- Tính số liệu bố trí các điểm chính trên đường cong đứng:
T = R. ; P = ; S = 2T

( 2.c )

- Tính số liệu bố trí các điểm chi tiết trên đường cong đứng:
Để bố trí chi tiết đường cong đứng người ta áp dụng phương pháp tọa độ
vuông góc.Hệ tọa độ vuông góc lấy điểm gốc là điểm đầu Tđ hoặc điểm cuối Tc
làm gốc. Trục x là đoạn tiếp tuyến nối gốc với đỉnh đường cong, trục y vuông góc
với trục x. Thành phần tọa độ xi của các điểm chi tiết tính tương tự như đường
cong tròn theo công thức (2.a), còn yi được tính gần đúng bởi công thức (2.c)
y=

(2.d)

Độ cao thi công của các điểm chi tiết trên đường cong đứng:
= - y ( đường cong lồi)
hi =+ y ( đường cong lõm)

(2.f )

Trong đó là độ cao đỏ thiết kế của điểm i trên đường dốc tương ứng.Dụng
cụ dùng để bố trí chi tiết đường cong đứng là máy thủy chuẩn và thước thép.
• Yêu cầu cụ thể của bố trí đoạn đường cong tổng hợp
- Xác định được hệ tọa độ, các yếu tố chính của đường cong tổng hợp.
15
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

-

Đồ án tốt nghiệp

Xác định được độ dài đoạn đường cong chuyển tiếp, đoạn đường cong tròn.
Xác định được số lượng điểm cụ thể cho từng đoạn.
Tính toán đầy đủ các yếu tố bố trí cho từng điểm chi tiết.
Mật độ điểm:
+ Khi R>500 m thì k=20 m
+ Khi 100 m< R < 500 m thì k=10 m
+ Khi R= 100m thì k= 3-5 m

•

Ý nghĩa của đoạn đường cong chuyển tiếp
Khi một vật chuyển động từ đường thẳng vào đoạn đường cong chuyển
tiếp thì xuất hiện một lực F. Lực F được xác định theo công thức sau:
F = m. (*)
Trong đó:

- m là khối lượng vật
- V là vận tốc chuển động của vật
- ρ là giá trị bán kính cong tại điểm xét.
Qua đó, ta thấy lực F phụ thuộc vào các yếu tố m, V, ρ. Khi xe chuyển
động có khối lượng m không đổi ( m= const), vận tốc chuyển động của xe
nhanh, bán kính cong nhỏ dần thì lực F cũng tăng dần. Khi vào đoạn đường
cong có lực F có phương trùng với phương của bán kính hướng tâm và có chiều
ra phía ngoài đường cong. Nếu lực F tăng đột ( vào đoạn đường cong )thì lực
tác động lên xe càng lớn tới giá trị nhất định nó có thể làm lật xe, người ta gọi
đây là lực ly tâm. Lực ly tâm càng lớn khi vận tốc V càng lớn và bán kính cong
ρ càng nhỏ.
Từ công thức (*) ta thấy rằng, khi ρ=∞ thì =0,

Khi ρ = R thì =. Rõ ràng, tại điểm bắt đầu của đường cong, lực ly tâm này
cuất hiện rất đột ngột từ , gây mất an toàn cho các chuyển động khi vào đoạn
đường cong. Vì vậy, để làm lực ly tâm tăng tuần tự từ đến nhằm đảm bảo an
toàn cho chuyển động khi vào đoạn đường cong ( R), người ta chêm vào một
đoạn cong có bán kính thay đổi tuần tự từ ρ=∞ đến ρ=R. Đường cong có bán
kính thay đổi như vậy được gọi là đường cong chuyển tiếp.
16
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

• Bố trí mặt cắt ngang ở chỗ đắp nền đất đắp
- Khi góc nghiêng địa hình V≤
-Nếu góc dốc mặt đất V≤ 4o có thể
coi mặt đất là mặt phẳng, khi đó từ tim
đường ta đặt về hai bên một đoạn bằng nửa
độ rộng mặt đường (B/2) ta sẽ được hai
mép đường Ao và Bo; đặt kế tiếp với hai
mép đường một đoạn (m.h) là hai chân mái
dốc Po và Qo (hình 2.9). Trong (hình 2.8):
h - chiều cao đât đắp; im = 1: m độ dốc
mái dốc; Vm góc nghiêng mái dốc.
- Khi góc nghiêng địa hình V >

Hình 2.8

Q
Hình 2.9
2.3. Các công tác trắc địa ngoài thực địa
Đối với vị trí cắt tầng giảm tải chống sụt đối với vị trí xây dựng kè
- Trên cơ sở đoạn tuyến đã có, làm động tác đăng kỹ thuật lại đoạn đường cũ, bổ
sung thêm các cọc chi tiết khi địa hình mái taluy thay đổi.
Đo cao chi tiết:
- Thiết bị đo: Máy thủy bình LAIKA+ mia nhôm có độ chính xác đến mm.
- Đo cao tổng quát: Đo 2 lần và sai số quy định là h≤±30//L mm
- Đo cao chi tiết đo 1 lần và khớp nối với 2 mốc cao đã được đặt, trị số 2 lần
không quá chênh lệch nhau ± 5mm( đỉnh cọc sát mặt thiên nhiên ).
Sai số của đo cao chi tiết so với mốc cao phải thỏa mãn ≤ 50//L ( L là
khoảng cách giữa 2 mốc tính bằng km ).
+ Xác định vị trí xây dựng kè

17
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

Việc xác định vị trí trên cơ sở: Nhận xét vị trí sụt lún đã có nguy hiểm
trực tiếp cho công trình ( mất chân nền đắp, tạo lăng thể cho nền đào, ảnh hưởng
của nước ngầm, nước mặt, cấu tạo địa tầng trên bề mặt mà ta nhận được),
- Những vị trí có tiềm ẩn nguy hại trước mặt và lâu dài, dẫn đến việc khai thác bị

hạn chế và mất an toàn đến người và phương tiện tham gia giao thông.
- Phân tích các phương án so sánh các yếu tố kinh tế, kỹ thuật, mỹ thuật để chọn
phương án tối ưu.
+ Đăng ký lại các đoạn tuyến với chiều dài cần thiết để dễ cho việc bố trí
kè.
Trình tự cũng như đã nói ở trên.
+ Định tuyến kè trên thực địa cho phù hợp với điều kiện địa hình và địa
chất tại vị trí kè. Đóng các cọc chi tiết tên tim tuyến kè xác định đia hình làm cơ
sở dựng tim tuyến kè cà quyết định hình thức kết cấu kè.
Cọc gỗ: Dùng để đóng trên nền đất, có kích thước dài 30 cm mặt cắt
ngang là 5cm đối với cọc tròn, còn cọc vuông thì cỡ 5*5cm. Cọc được đóng sát
mặt đất thiên nhiên và có cọc báo đóng ở vị trí dễ nhận biết.
+ Cao đạc tim đường cũ và tim kè trên cơ sở định mốc cao đạc tại mỗi vị
trí kè.
- Bình đồ:
+ Lập bình đồ tỷ lệ 1/500.
Trên cơ sở tài liệu khảo sát và vẽ bình đồ tỷ lệ 1/500 toàn bộ tuyến công
trình với bình đồ riếng đê thể hiện đầy đủ ý đồ thiết kế. Thể hiện đầy đủ chính
xác địa hình địa vật, nhà cửa và các công trình khác. Diện tích đo đạc đủ chiều
rộng mỗi bên so với tim đường tối thiểu 30m.
+ Bình đồ khu vực kè: Lập bình đồ tỷ lệ 1/500-1/200
Thể hiện đầy đủ chính xác địa hình địa vật, nhà cửa và các công trình khác.
+ Bố trí các công trình kè trên bình đồ: tim tuyến, mặt bằng công trình khi
chưa lấp đất và xây dựng xong…
+ Căt dọc: Khảo sát và vẽ cắt dọc tỷ lệ 1/100; 1/1000. Trắc dọc phản ánh
đúng đường cũ , các điểm khống chế, các vị trí giao cắt, các đường vuốt nối, các
công trình nhân tạo, vị trí cọc đường thẳng, đường cong, cột km, chiều dài tối
thiểu phải vượt qua chiều dài vị trí công trình mỗi bên 5.0m
18
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

+ Cắt dọc được thể hiện: Cắt dọc tim đường và cắt dọc tim kè. Việc xác
định cắt dọc tim đường để thể hiện liên quan đến tim kè , làm cơ sở bố trí kè có
phù hợp hay không. Đối với tim kè lại xác định cơ bản địa hình trên đó thể hiện
mặt cắt địa chất để đặt móng kè cho phù hợp.
Khảo sát và vẽ cắt dọc tỷ lệ 1/100 hoặc 1/200
+ Cắt ngang: Sau khi rải cọc chi tiết, dùng máy toàn đạc điện tử ĐTM-332
và gương để lấy số liệu cho chính xác , chiều rộng tối thiểu mỗi bên so với tim
đường là 30m.
+ Phương pháp đo vẽ: Trên mỗi cắt ngang phải thể hiện đầy đủ các điểm
tim đường và các điểm địa hình khác. Ghi chú trên hình vẽ nếu qua nhà, vị trí
cống, cáp quang, mương máng, cổng cơ quan…

19
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 3
GIỚI THIỆU VÀ CÁC MODULE TRONG PHẦN MỀM KSVN
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM KSVN
3.1. Giới thiệu chung
Phần mềm Khảo sát (KSVN) là phần mềm hỗ trợ xử lý kết quả đo đạc,
biên vẽ bình đồ do Công tyTNHH TDT phát triển.Từ phiên bản đầu tiên KSVN
đã có nhiều tính năng ưu việt để hỗ trợ người sử dụng trong việc biên tậpxử lý
kết quả đo đạc, biên vẽ xuất bản bình đồ. Phần công tác nội nghiệp sau khi đo
đạc ngoài hiện trường được hỗ trợ tối ưu hoá. Các công tác hiệu chỉnh số liệu
đo, bình sai, xây dựng mô hình địa hình số, vẽ đường đồng mức, biên tập bình
đồ, rải taluy, tạo khung bình đồ, … đều được tự động hoá đến mức tối đa.
Là công cụ trợ giúp hiệu quả cho công tác biên tập bản đồ địa hình các
khu quy hoạch, các công trình giao thông, các công trình thuỷ lợi, khai thác vật
liệu, khai thác khoáng sản... Phần mềm chạy trên các hệ điều hành Windows
XP, Windows Vista, Windows 7 (32-64 bits) và nền AutoCAD 2007,2008, 2009
là nền đồ hoạ phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi nhất trong các đơn vị tư
vấn thiết kế. KSVN không đòi hỏi cấu hình phần cứng quá cao, sử dụng đơn
giản và có liên kết dữ liệu với phần mềm Excel. KSVN đã trở thành công cụ trợ
giúp đắc lực cho các kỹ sư trắc địa trắc địa, kỹ sư thiết kế quy hoạch,…
Với các ưu điểm điển hình như:
 Dữ liệu đầu vào đa dạng:
- Chuyển đổi và chuẩn hóa các định dạng tệp dữ liệu từ các loại máy toàn
đạc điện tử (Topcon, Nikon, Leica, Sokia set). Nhập sổ đo cho máy quang cơ.
- Thiết lập tham chiếu cho các trạm đo. Biên tập tách trạm máy, sửa đổi,
cập nhật dữ liệu trên bản vẽ.
- Nhập dữ liệu tuyến với các mã địa vật, các công trình trên tuyến được
đưa trực tiếp lên bản vẽ.
- Tự động xuất điểm lên bình đồ, chèn nối địa vật tự động theo mã.
20
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

 Mô hình địa hình 3D động:
- Xây dựng mô hình địa hình số 3D với nhiều tùy chọn cho phép thể hiện chính
xác mọi dạng bề mặt địa hình.
- Tự động xác định đường bao địa hình tốt nhất. Hiệu chỉnh mô hình địa hình số
dễ dàng và hiệu quả với tính năng cập nhập động: Lật cạnh, chèn nối địa hình,
-

thêm hố, đường bao địa hình.
Bình đồ tuyến có thể move, rotate như đối tượng ACad
Đánh giá điểm dị thường địa hình (Lọc tam giác dải, điểm dị cao độ,…)
Vẽ đường mũi tên hướng dốc, phủ màu địa hình theo độ dốc.
Vẽ đường đồng mức làm trơn và cập nhập tự động.
Tô màu đường đồng mức theo độ cao.
Nhiều tiện ích tối ưu bản vẽ: Loại điển mia trùng, loại các đối tượng trùng

nhau…
 Khảo sát tuyến:
- Vạch tuyến khảo sát trên bình đồ hoặc từ tệp số liệu. Bố trí đường cong tròn,
cong chuyển tiếp, cong quay đầu và đường cong trùng tang.
- Trắc dọc, trắc ngang tự nhiên thể hiện đầy đủ các điểm giao cắt địa hình, tự
động phát sinh điểm thưa và xóa điểm thẳng hàng.
- Trắc dọc, trắc ngang được tự động cập nhập khi có sự thay đổi địa hình và vị trí


-

bình đồ tuyến.
Phân trang in bình tuyến, trắc dọc.
Xuất dữ liệu tuyến cho phần mềm thiết kế đường bộ Road, thiết kế kênh KVN.
Hoàn thiện bình đồ:
Bộ thư viện địa vật, đường, vùng theo tiêu chuẩn Việt Nam. Dễ dàng bổ sung

cập nhật theo yêu cầu riêng của từng đơn vị khi cần thiết.
- Rải taluy tự động.
- Tự động rải lưới tọa độ, phân trang in ấn, trích lục bản đồ.
- Trích vùng bản đồ thành lập bản vẽ mới.
3.2. Các module trong KSVN 7.1
Một số các module thông dụng khi sử dụng phần mềm trong quá trình
khảo sát và thiết kế tuyến đường.
Module này có các chức năng sau: Có 5 chức năng

21
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

KSVN

Nhập, biên tập và hiệu chỉnh
dữ liệu đo đạc

Khảo sát bình đồ

Khảo sát tuyến

Chèn ký hiệu, biên

Một số tiện ích

tập bản đồ

khác

Hình 3.1:Các chức năng của phần mềm KSVN
3.2.1. Dữ liệu đầu vào
•
•

Dữ liệu đầu vào rất đa dạng và phong phú được chia thành các nhóm chính sau:
Dữ liệu từ máyđo dưới dạng góc cạnh (TĐĐT, Kinh vĩ, Thuỷ Bình –Quang cơ).
Dữ liệu từ các tệp Text (X,Y,H)
Từ số liệu tuyến TD,TN
Từ bản đồ số hoá.
Từ các trương trình phần mêm khác như Topo, Mapsai…
Dữ liệu từ máy đo dưới dạng góc cạnh (TĐĐT, Kinh vĩ, Thuỷ Bình –Quang cơ).
Từ Menu: KSVN\Điểmđo\Biên tập dữ liệu đo đạc
Lệnh tắt: BTT
Xuất hiện hộp hội thoại “Chuyển đổi tệp TĐĐT”.

22
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

• Đối với máy TĐĐT
- Nhập dữ liệu:
+ Trên hộp thoại “Chuyển đổi tệp TĐĐT” vào “Tập tin\ Mở tập tin” rồi
tìm đến thư mục chứa tệp số liệu cần mở.

+ Phần mềm KSVN cho phép đọc được các tệp số liệu đo của tất cả các
máy toàn đạc điện tử có trên thị trường như Leica, Nikon, Topcon, south…..
- Biên tập dữ liệu
+ Thay đổi tên, toạ độ, cao máy của trạm máy nếu cần thiết
+ Hiệu chỉnh số liệu của điểm đo như thêm mã…Nếu cần thiết.
+ Tách trạm, chuyển trạm, tạo thêm trạm máy nếu cần
+ Gán toạ độ trạm máy làm điểm định hướng của máy trước nó.
+ Gán toạ độ điểm đo thành toạ độ điểm trạm máy và điểm định hướng.
+Lưu tệp: Để ở thư mục dễ tìm trên máy tính
+ Xem toạ độ của các điểm đo
- Vẽ điểm đo xuống bản vẽ
+ Trên hộp hội thoại “Chuyển đồi tệp TĐĐT” chọn vào “Lệnh\Vẽ dữ liệu
xuống bản vẽ hiện thời” nhập tên lớp chứa điểm đo.

23
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

• Đối với máy Quang cơ.
- Nhập dữ liệu:
+ Trên hộp thoại “Chuyển đổi tệp TĐĐT” ta nhập lần lượt các thông tin
của trạm máy và điểm đo từ sổ đo vào màn hình biên tập.
+Phần mềm KSVN cho phép đọc được các tệp số liệu đo của tất cả các
máy toàn đạc điện tử có trên thị trường như Leica,Nikon,Topcon…..
- Biên tập (tương tự như đối với Máy TĐĐT)
- Vẽđiểm mia xuống bản vẽ (tương tự như đối với Máy TĐĐT)
• Lấy lại dữ liệu từ bản vẽ.
+ Tính năng mạnh của phần mềm KSVN là khi các điểm đo đã được bắn
xuống bản vẽ ta có thể bốc ngược lại để hiệu chỉnh rồi cập nhật xuống bản vẽ
hoặc lưu thành tệp từ hộp thoại: “Chuyển đổi tệp TĐĐT\Lệnh\lấy dữ liệu từ
bản vẽ”
• Dữ liệu từ các tệp Text (X,Y,H)
Dùng chức năng nhập điểm từ tệp tọa độ (DTD):
Từ Menu: KSVN\Điểm đo\Nhập điểm từ tệp tọa độ
Lệnh tắt: DTD

24
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55


Trường Đại học Mỏ Địa chất

Đồ án tốt nghiệp

- Lưu ý: Trước khi chọn tệp tọa độ cần mở ta chọn nó kích chuột phải chọn open
mở lên để xem thứ tự tên các trường, dấu ngăn cách giữa các trường là dấu cách,
dấu phẩy hay dấu tab nếu khác các dấu này ta phải mở tệp đó bằng các tiện ích
khácnhư :Notepad… để đổi nó về một trong ba dạng đa trình bầy sau đó mới
dùng lệnh DTD để mở.
- Điểm mạnh của phần mềm KSVN trường tên điểm đo nhận được cả số hoặc chữ
(Topo chỉ để thể hiện được ở dạng số).
3.2.2. Hiệu chỉnh điểm đo
3.2.2.1. Hiệu chỉnh cách thể hiện điểm đo, trạm máy
Từ Menu: KSVN/Điểm đo/Cài đặt hiển thị điểm đo
Lệnh tắt: CDD

25
SV: Nguyễn Ngọc Thạch

Lớp: Trắc địa Mỏ-CT K55