Tài liệu KHÁI QUÁT VỀ QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH pdf

Trờng Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Công Trình
PH LC
Trang
LI NểI U..............................................................................................................................
Chng I: KHI QUT V QUAN TRC CHUYN DCH V BIN DNG CễNG
TRèNH
1.1.Khỏi nim v Quan trc chuyn dch v bin dng cụng trỡnh...........................
.................................................................................................................................
1.2. Li khng ch khng ch o lỳn cụng trỡnh ...............................................
1.3. Mc khng ch ...................................................................................................
1.4. Cụng tỏc o c ....................................................................................................
1.5. Bỡnh sai li khng ch cao...........................................................................
Chng II: PHN TCH N NH CA IM KHNG CH TRONG LI
QUAN TRC CễNG TRèNH................................................................................
2.1. Nghiờn cu tớnh n nh ca cao im..........................................................
2.2. Cỏc phng phỏp xỏc nh n nh ca im cao...................................
2.3. Phng phỏp Kim nh gi thit thng kờ........................................................
2.4. Tham s lỳn v phng phỏp xỏc nh tham s lỳn...........................................
Chng III: TNH TON THC NGHIM.............................................................................
3.1. Mụ t thc nghim..............................................................................................
3.2. Tớnh toỏn thc nghim 1.....................................................................................
3.3. Kho sỏt tớnh n nh ca mc cao................................................................
3.4. Tớnh toỏn thc nghim 2.....................................................................................
3.5. Kho sỏt tớnh n nh ca mc cao................................................................
KT LUN
TI LIU THAM KHO............................................................................................................
LI NểI U
Hin nay,cựng vi s phỏt trin mnh m v kinh t Vit Nam ũi hi c s h tng
cng dn hon thin.Cỏc trung tõm tr s,khu ụ th c xõy dng ỏp ng nhu cu
ú.õy l iu kin cho s phỏt trin ca cỏc nghnh xõy dng.
SV: Phạm Văn Vịnh Đồ án tốt nghiệp

1
Trờng Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Công Trình
Trong khi cỏc nh cao tng,cao c cũn hn ch c v s lng v cht lng thỡ cụng tỏc
Quan trc chuyn dch v bin dng cỏc cụng trỡnh ny l khỏ mi m v cha c quan
tõm.c bit l ỏp dng Trc a vo quỏ trỡnh kho sỏt,thi cụng v s dng cụng trỡnh.Do
ú Trc a cú vai trũ to ln phc v cho xõy dng cụng trỡnh m bo chớnh xỏc cao.
Thc t trong Quan trc chuyn dch v bin dng cụng trỡnh ó bao gm mt s phng
phỏp phõn tớch n nh ca cỏc mc c s.Trong ú Kim nh gi thit thng kờ l
phng phỏp mi v õy cng l ni dung chớnh ca ti ny :
Phng phỏp phõn tớch n nh ca cỏc mc c s trong Quan trc chuyn
dch v bin dng cụng trỡnh
Ni dung ca ỏn bao gm 3 chng:
LI NểI U
Chng I : Khỏi quỏt v chuyn dch v bin dng cụng trỡnh.
Chng II :Li quan trc cụng trỡnh v phõn tớch n nh ca im khng ch trong li.
Chng IV: Tớnh toỏn thc nghim bng phng phỏp Kim nh gi
thit thng kờ.
KT LUN
Vi kin thc v s c gng ca bn thõn, bờn cnh ú s hng dn tn tỡnh ca
GS.TSKH. Phan Vn Hin ó giỳp em hon thnh ỏn ny, tuy nhiờn khụng th trỏnh
khi nhng thiu sút.Em rt mong c s gúp ý ca thy cụ v cỏc bn bn ỏn ny
c hon thin hn.
Em xin chõn thnh cm n!
H ni, thỏng nm 2010
Sinh viờn thc hin:
Phm Vn Vnh
SV: Phạm Văn Vịnh Đồ án tốt nghiệp
2
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
Chương I

KHÁI QUÁT VỀ QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH
I. KHÁI NIỆM VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH
I.1 Khái niệm chung.
I.1.1 Chuyển dịch công trình.
Chuyển dịch công trình trong không gian là sự thay đổi vị trí công trình theo thời gian và
được chia làm 2 loại : chuyển dịch thẳng đứng và chuyển dịch ngang.
Chuyển dịch theo phương thẳng đứng được gọi là độ trồi lún (theo chiều xuống dưới gọi
là lún và hướng lên trên gọi là trồi ).Chuyển dịch trong mặt phẳng ngang gọi là chuyển dịch
ngang.
I.1.2 Biến dạng công trình.
Biến dạng công trình là sự thay đổi về hình dạng và kích thước của công trình trong
không gian và diễn ra theo thời gian.Đây là kết quả tất yếu của sự chuyển dịch không đều
giữa các bộ phận của công trình thường gặp là các hiện tượng cong vênh ,vặn xoắn,rạn nứt
của công trình.
Nừu như tình trạng chuyển dịch và biến dạng vượt quá giới hạn cho phép thì không
những ảnh hưởng tới quá trình thi công xây dựng mà còn gây hậu quả to lớn tới quá trình sử
dụng công trình .Do đó,Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình có ý nghĩa sâu sắc về
mặt kinh tế.
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
3
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
I.2 Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình
Các công trình bị chuyển dịch và biến dạng do rất nhiều nguyên nhân gây ra.Trong đó có
2 nhóm nguyên nhân chủ yếu :
a. Nhóm nguyên nhân liên quan đến điều kiện tự nhiên.
• Sự lún trượt của các lớp đất đá.
• Sự thay đổi của điều kiện thuỷ văn,thời tiết và khí hậu.
• Sự thay đổi tính chất của các lớp đất đá nền và các hoạt động địa chất công trình,đại
chất thuỷ văn .
b.Nhóm nguyên nhân liên quan đến quá trình xây dựng và vận hành công trình.

• Do sự thay đổi tải trọng của công trình.
• Do sự thay đổi áp lực lên công trình do quá trình xây chen.
• Do sự thi công xây dựng các công trình ngầm dưới nền móng công trình.
• Do những sai sót trong quá trình khảo sát địa chất.
I.3 Công tác Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình.
I.3.1 Mục đích của Quan trắc
Công tác Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình được tiến hành theo phương án
kĩ thuật nhằm :
• Thứ nhất,xác định các giá trị độ lún,độ chuyển dịch của công trình trên cơ sơ đó
đánh giá được mức độ ổn định của công trình.
• Thứ hai,xác định các thông số cần thiết về độ ổn định của công trình,,làm chính
xác thêm cho các số liệu đặc trưng cho tính chất cơ lý của nền đất.Dùng làm số liệu kiểm
tra việc tính toán và thiết kế công trình.
Từ đó tìm ra nguyên nhân và quy luật chuyển dịch và biến dạng,đồng thời đưa ra các
phương án phòng và chống lại các tai biến có thể xảy ra.
I.3.2 Nguyên tắc thực hiện công tác Quan trắc
Công tác Quan trắc chuyển dịch và biến dạng tuân thủ 4 nguyên tắc sau :
• Chuyển dịch và biến dạng công trình diễn ra theo thời gian nên để xác định được
các thông số này cần phải đo ở nhiều thời điểm,mỗi thời điểm được gọi là một chu kỳ,chu
kỳ đầu tiên được gọi là chu kỳ “ 0 ” .
• Chuyển dịch và biến dạng cần được so sánh với một đối tượng khác được xem là
ổn định.Đối tượng được xem là ổn định có thể là công trình liền kề ổn định hoặc các mốc
khống chế có độ ổn định cao.
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
4
Trờng Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Công Trình
Chuyn dch v bin dng cụng trỡnh thng cú tr s nh v din ra rt chm
theo thi gian nờn phỏt hin c cn phi cú phng phỏp v phng tin chớnh xỏc
cao.
Trong mi chu k quan trc vic tớnh toỏn x lý s liu phi c thc hin trong

cựng mt h thng ta , cao chn t chu k u ,ch bỡnh sai li quan trc sau khi ó
phõn tớch n nh ca cỏc mc li khng ch c s.
II. LI KHNG CH O LN CễNG TRèNH
m bo cho tớnh cht ch v chớnh xỏc cn thit cho xỏc nh cao cn thnh
lp mt mng li liờn kt cỏc mc c s v cỏc mc quan trc trong mt h thng thng
nht.Nh vy, li khng ch o lỳn c thnh lp vi 2 cp li :
Li khng ch cp c s
Li khng ch cp Quan trc
II.1 Li khng ch c s.
Li bao gm cỏc tuyn o chờnh cao liờn kt ton b cỏc im mc cao c s ,cỏc
mc ny c t cỏch cụng trỡnh mt khong khụng xa nhng phi m bo tớnh n nh
cao.Mng li ny c thnh lp v o trong tng chu k quan trc nhm :
Kim tra ỏnh giỏ n nh ca cỏc mc c s
Xỏc nh mt h thng cao c s thng nht trong tt c cỏc chu k o.
Thụng thng s li c thit k trờn bn v mt bng cụng trỡnh sau khi ó kho
sỏt, chn v trớ t mc khng ch ngoi thc a .V trớ t v kt cu mc khng ch c s
cn c la chn cn thn sao cho mc c bo ton lõu di thun li cho vic o ni n
cụng trỡnh ,c bit cn chỳ ý bo m s n nh ca cỏc mc trong sut quỏ trỡnh quan
trc.
Trờn s thit k li cú ghi rừ tờn mc v vch cỏc tuyn o ,ghi rừ s lng trm o
v chiu di d kin mi tuyn.Trong iu kin cho phộp nờn tao thnh cỏc vũng khộp kớn
d dng cho vic kim tra cht lng o c v tớnh cht ch ca li.
xỏc nh cp hng o v hn sai cho phộp cn thc hin c tớnh chớnh xỏc ca
li ,cú th xỏc nh sai s o chờnh cao trờn mt trm mỏy hoc trờn 1 km chiu di
tuyn.So sỏnh s liu c tớnh ny vi quy phm xỏc nh cp hng o phự hp.Thc t,
SV: Phạm Văn Vịnh Đồ án tốt nghiệp
5
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
quan trắc lún các công trình ở Việt Nam và một số nước cho thấy lưới khống chế cơ sở
thường có độ chính xác tương đương thuỷ chuẩn hạng I ,II nhà nước.

Lưới khống chế cơ sở được xây dựng thường có ít nhất 3 điểm,từng cụm 3 điểm hoặc
lưới đo cao dày đặc có cấu trúc hình dạng cơ bản gồm 3 điểm.
-Hình (1-1)-
-Hình (1-2)-
-Hình (1-3)-
-Hình (1-4)-
Dạng như lưới h1.1 dùng để khống chế cho một khu vực có diện tích cỡ khoảng 100 –
150 km
2
.Lưới dạng này khá phổ biến ở Việt Nam.
Dạng lưới như h1.2 xây dựng trên khu vực kéo dài và mở rộng về 2 phía.
Dạng lưới như h1.3 xây dựng cho khu vực dạng gần vuông và đối xứng.
Dạng lưới như h1.4 xây dựng để khống chế cho khu vực kéo dài đều và phân bố rộng.
Nhìn chung, lưới khống chế cơ sở có cấu trúc gồm các thành phần lưới độ cao gồm 3
điểm.Cấu trúc này khá chặt chẽ và cho phép khống chế trê toàn bộ khu vực.Dạng cấu trúc
này mang tính ưu việt cả về mật độ điểm và cách phân bố điểm, dễ dàng cho việc thiết kế và
phát triển thêm lưới sau này.
II.2 Lưới quan trắc
Lưới quan trắc là mạng lưới độ cao liên kết giữa các điểm lún gắn trên công trình và đo
nối với các mốc của lưới khống chế cơ sở. Các tuyến đo cần được lựa chọn cẩn thận, đảm bảo
sự thông hướng tốt, tạo nhiều vòng khép, các tuyến đo nối với lưới khống chế cơ sở được bố
trí đều quanh công trình.
Các mốc quan trắc bố trí trên các phần chịu lực của công trình và cao hơn mặt bằng móng
khoảng 0.5 m.Bố trí dày đặc tại nơi dự kiến lún xảy ra nhiều nhất và thuận lợi cho việc quan
trắc đo đạc.
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
6
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
Cả lưới cơ sở và quan trắc tạo thành hệ thống độ cao thống nhất, có sự liên hệ chặt chẽ với
nhau và đo đạc đồng thời trong mỗi chu kỳ,giúp cho việc phân tích kiểm tra độ ổn định các

mốc cơ sở.
Một ví dụ về lưới quan trắc khu nhà A ,5 tầng của trường ĐH Mỏ- Địa Chất với 4 mốc cơ
sở và 10 mốc quan trắc ( hình vẽ )
Rp2
Rp1
Rp4
Rp3
-Hình (1-5)-
Các mốc này được bố trí dày đặc xung quanh công trình .
II.3 Yêu cầu độ chính xác của các cấp lưới khống chế đo lún
Bằng việc ước tính độ chính xác của lưới thiết kế ta có thể biết được đối với mỗi phương
án thiết kế đã chọn thì cần phải tiến hành đo đạc lưới cơ sở và quan trắc theo tiêu chuẩn
tương ứng.
Độ lún của 1 điểm được tính bằng hiệu độ cao cảu điểm đó trong 2 chu kỳ quan trắc
S = H
j
- H
i
(1.1)
Gọi m
s
là sai số trung phương xác định độ lún của công trình và được lấy trong thiết kế
kỹ thuật.
m
s
2
= m
Hj
2
+ m

Hi
2
(1.2)
Các chu kỳ quan trắc thường được thiết kế với đồ hình và độ chính xác tương đương
nhau nên có thể coi m
Ho
= m
Hi
= m
Hj
Như vậy công thức tính sai số tổng hợp độ cao :
2
S
Ho
m
m =
(1.3)
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
7
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
Nếu trong nhiệm vụ quan trắc có yêu cầu đảm bảo độ chính xác xác định độ lún lệch thì
xuất phát từ công thức :

)()(
n
i
n
j
m
i

m
j
nmS
HHHHSS −−−=−=∆
(1.4)
Coi sai số xác định độ cao điểm m,n trong các chu kỳ i,j là như nhau ,ta sẽ có công thức
gần đúng :

2
S
Ho
m
m
∆
=
(1.5)
Giá trị sai số tổng hợp m
Ho
tính từ công thức (1.3) và (1.5) là cơ sở để xác định sai số đo
của các cấp lưới bao gồm sai số của 2 bậc lưới.
222
QTKCHo
mmm
+=
(1.6)
Trong đó m
Ho
, m
KC
, m

QT
là sai số tổng hợp, sai số độ cao điểm khống chế cơ sở và sai số
độ cao điểm quan trắc.
Tổng quát ,khi lưới xây dựng từ 2 bậcthì sai số bậc thứ i được tính theo công thức
2
1
1
.
k
mk
m
H
i
i
+
=
−
(1.7)
Trên cơ sở đó, sai số của các cấp lưới trong quan trắc lún được tính như sau:
*. Đối với lưới khống chế cơ sở:
2
0
1 k
m
m
H
KC
+
=
(1.8)

*. Đối với lưới quan trắc:
2
0
1
.
k
mk
m
H
QT
+
=
(1.9)
Dựa vào công thức (1.8) và (1.9) và số liệu về yêu cầu về độ chính xác quan trắc để xác
định sai số trung phương độ cao điểm mốc yếu nhất đối với từng bậc lưới dựa vào các công
thức:
HiHiHi
Qmm
0
=
(1.10)
Sai số chênh cao đo cần phải có theo yêu cầu là:
HiHi
Hi
Q
m
m
=
0
(1.11)

Đó là những yêu cầu về độ chính xác các cấp lưới khi tiến hành thiết kế và đo đạc lưới.

SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
8
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
III MỐC KHỐNG CHẾ
III.1 Kết cấu mốc
Trong quan trắc độ lún công trình, có hai loại mốc chủ yếu là mốc khống chế (mốc cơ
sở) và mốc quan trắc (mốc lún, mốc quan trắc). Đối với các công trình lớn, phức tạp có thể
đặt các mốc chuyển tiếp gần đối tượng quan trắc.
Mốc khống chế cơ sở được sử dụng để xác định hệ độ cao cơ sở trong suốt quá trình
quan trắc, do đó yêu cầu cơ bản đối với các mốc cơ sở là phải có sự ổn định, không bị trồi
lún hoặc chuyển dịch. Vì vậy, mốc khống chế cơ sở phải có kết cấu thích hợp, được đặt ở
ngoài phạm vi ảnh hưởng của độ lún công trình hoặc đặt ở tầng đất cứng. Mốc quan trắc
được gắn cố định vào công trình tại các vị trí đặc trưng cho quá trình trồi lún công trình.
Tuỳ thuộc vào yêu cầu độ chính xác đo lún và điều kiện địa chất nền móng xung quang khu
vực đối tượng quan trắc, mốc cơ sở dùng trong đo lún có thể được thiết kế theo một trong ba loại
là mốc chôn sâu, mốc chôn nông và mốc gắn tường hoặc gắn nền. Xây dựng hệ thống mốc cơ sở
có đủ độ ổn định cần thiết trong quan trắc độ lún cũng như chuyển dịch ngang công trình là công
việc phức tạp, có ý nghĩa quyết định đến chất lượng và độ tin cậy của kết quả cuối cùng.
Mốc chôn sâu có thể được đặt gần đối tượng quan trắc, nhưng đáy mốc phải đạt được độ
sâu ở dưới giới hạn lún của lớp đất nền công trình, tốt nhất là đến tầng đá gốc, tuy vậy trong
nhiều trường hợp thực tế có thể đặt mốc đến tầng đất cứng là đạt yêu cầu. Điều kiện bắt
buộc đối với mốc chôn sâu là phải có độ cao ổn định trong suốt quá trình quan trắc. Để
đảm bảo yêu cầu trên cần có biện pháp tính số hiệu chỉnh dãn nở lõi mốc do thay đổi nhiệt
độ, nếu lõi mốc được căng bằng lực kéo thì phải tính đến cả số hiệu chỉnh do việc đàn hồi
của mốc. Trong thực tế sản xuất thường sử dụng hai kiểu mốc chôn sâu điển hình là mốc
chôn sau lõi đơn và mốc chôn sâu lõi kép.
*. Mốc chôn sâu lõi đơn.
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp

9
Trờng Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Công Trình
Mặt Cắt đứng
7-Hố bảo vệ
6-Nắp bảo vệ đầu mốc
5-Dấu mốc hình chỏm cầu
4-Đệm xốp
3-Lõi mốc kim loại
2-Tầng đất cứng
1-ống bảo vệ
Mặt Cắt A-A
L
7
5
3
4
2
1
6
A
A
d = 0.01-0.03m
d = 0.1-0.3m
Nhc im ch yu ca mc chụn sõu lừi n l vic o nhit trong thõn mc, vn
xỏc nh chớnh xỏc nhit trung bỡnh trong thõn mc l phc tp v ũi hi phi cú loi nhit k
chuyờn dng. Nhc im nờu trờn cú th khc phc c bng cỏch s dng mc chụn sõu cú hai
lừi (mc chụn sõu lừi kộp).
*. Mc chụn sõu lừi kộp.
V cỏch thc cu to, mc chụn sõu lừi kộp cú cu to gn ging vi mc chụn sõu lừi
n, im khỏc bit duy nht l mc chụn sõu cú hai lừi. Mt lừi chớnh v mt lừi ph vi h

s gión n nhit khỏc nhau l
C

v
P

. Kt cu mc hai lừi cho phộp xỏc nh s hiu
chnh vo chiu di mc m khụng cn phi o nhit trong ng thõn mc.
1
6
8
L
7
5
3
2
4
A
A
Mặt đứng
d=0.01-0.03m
Mặt Cắt A-A
d=0.1-0.3m
1- ống bảo vệ
2- Tầng đất cứng
3- Lõi chính
4- Đệm xốp
5- Dấu mốc hình chỏm cầu
6- Nắp bảo vệ đầu mốc
7- Hộp bảo vệ

8- Lõi phụ
Trong trng hp o lỳn vi yờu cu chớnh xỏc tng ng vi o cao hng II, III
cú th s dng loi mc chụn nụng hoc mc gn tng, gng nn lm mc c s.
SV: Phạm Văn Vịnh Đồ án tốt nghiệp
10
Trờng Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Công Trình
Cỏc mc chụn nụng c t ngoi phm vi lỳn ca i tng quan trc (cỏch ớt nht
1.5 ln chiu cao cụng trỡnh), mc gn tng c t chõn ct hoc chõn tng, mc gn
nn c t nn ca nhng cụng trỡnh ó n nh, khụng b lỳn. Trong kh nng cho phộp
c gng b trớ mc c s cỏch i tng quan trc khụng quỏ xa hn ch nh hng sai
s truyn cao n cỏc mc lỳn gn trờn cụng trỡnh.
Do kh nng n nh ca mc chụn nụng l khụng cao nờn cỏc mc dng ny thng
c t thnh tng cm, mi cm khụng di ba mc. Trong tng chu k quan trc thc
hin o kim tra gia cỏc mc trong cm v gia cỏc cm mc nhm mc ớch phõn tớch,
xỏc nh cỏc mc n nh nht lm c s cao cho ton cụng trỡnh. Trờn hỡnh (1.6) nờu s
kt cu ca mt loi mc chụn nụng c s dng rng rói trong sn xut.
1- Đầu mốc
3
6
1
2
4
5
8
7
-Hình(1-6)-:
Mốc chôn nông dạng ống
2-Lõi mốc
3- ống bảo vệ
4- Bê tông

5- Đế mốc
6- Nắp bảo vệ đầu mốc
7- Hố bảo vệ mốc
8- Lớp bê tông lót
III.2 Phõn b mc
Cỏc mc c s c t ti nhng v trớ bờn ngoi phm vi nh hng lỳn ca cụng trỡnh
(cỏch khụng di 1.5 ln chiu cao cụng trỡnh quan trc), tuy nhiờn cng khụng nờn t mc
quỏ xa i tng quan trc nhm hn ch nh hng tớch lu ca sai s o ni cao.
cú iu kin kim tra, nõng cao tin cy ca li khng ch thỡ i vi mi cụng trỡnh
quan trc cn xõy dng khụng di ba mc khng ch cao c s. H thng mc c s cú th
c phõn b thnh tng cm (hỡnh 1.7), cỏc mc trong cm cỏch nhau khong (15
ữ
50m) cú
th o ni c t mt trm o.
Cỏch phõn b th hai l t mc ri u xung quanh cụng trỡnh (hỡnh 1.8). Trong trng hp
ny, ti mi chu k quan trc cỏc mc c o ni to thnh mt mng li cao vi mc ớch
kim tra, ỏnh giỏ n nh ca cỏc mc trong li.
SV: Phạm Văn Vịnh Đồ án tốt nghiệp
11
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
Rp3
Rp4
Rp5
n4
-H×nh (1-7)-
Rp1
Rp2
Rp6
n1
n2

n3
n8
n7
n6
n5
Rp1
Rp3
Rp4
n1
n2
n3
n4
n5
-H×nh (1-8)-
IV CÔNG TÁC ĐO ĐẠC
IV.1 Lựa chọn phương pháp đo
Chúng ta đã biết rằng có nhiều phương pháp đo để xác định độ cao điểm như phương pháp
đo cao lượng giác, phương pháp thuỷ chuẩn hình học, phương pháp thuỷ tĩnh …. Vì vậy, tuỳ
theo điều kiện cụ thể mà ta áp dụng phương pháp đo cho phù hợp. Do đặc thù của hệ thống các
điểm của các cấp lưới khống chế độ cao trong khảo sát biến dạng thẳng đứng (thường được bố
trí trên mặt đất) nên phương pháp đo cao hình học chính xác (cụ thể là phương pháp đo cao từ
giữa) được sử dụng rộng rãi nhất. Nguyên lý của phương pháp đo cao này là dựa vào tia ngắm
ngang của máy thuỷ chuẩn chính xác và mia chính xác (mia invar) để xác định chênh cao giữa
các điểm trên bề mặt Trái Đất. Chính vì dựa trên nguyên lý đơn giản đó mà phương pháp thuỷ
chuẩn hình học chính xác chỉ đòi hỏi thiết bị đơn giản, chương trình đo cũng đơn giản, xử lý kết
quả đo dể dàng và có thể kiểm tra sơ bộ kết quả đo ngay ngoài thực địa. Tuy nhiên phương pháp
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
12
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
đo cao này cũng như hầu hết các công tác trắc địa ngoại nghiệp khác điều bị ảnh hưởng của điều

kiện ngoại cảnh như địa hình chật hẹp, tia ngắm không thông hướng, thời tiết không thuận lợi …
Vì vậy, khi tiến hành đo đạc cần lưu ý chọn nơi đặt máy có nền đất cứng, chọn thời gian đo sao
cho có thể giản tối đa ảnh hưởng của chiết quang đến kết quả đo.
IV.2 Các chỉ tiêu kỷ thuật khi áp dụng phương pháp thuỷ chuẩn chính xác
Sau đây chúng tôi hệ thống một số yêu cầu cơ bản về các chỉ tiêu kỷ thuật của lưới độ
cao hạng I, II Nhà nước trong công tác đo đạc lưới khống chế quan trắc thẳng đứng bằng
phương pháp thuỷ chuẩn hình học chính xác.
IV.2.1 Phương pháp thuỷ chuẩn hình học hạng I
Máy đo được sử dụng là các máy thuỷ chuẩn chính xác loại H1, H-05, máy cân bằng tự
động loại Ni-002, (cộng hoà dân chủ Đức), máy Ni004, máy NA3003 (Thuỷ Sỹ)…, trong
các loại máy này thì độ phóng đại ống kính yêu cầu từ 400
X
trở lên, giá trị khoảng chia trên
mặt ống thuỷ dài không vượt quá 12’’/2 mm và giá trị vạch chia vành đọc số của bộ đo cực
nhỏ là 0.05 mm.
Các chỉ tiêu kỹ thuật trong phương pháp này bao gồm chiều dài tia ngắm được quy định
từ (5
÷
50 m); Chiều cao tia ngắm lớn hơn 0.8m và nhỏ hơn 2.5m; Chênh lệch khoảng ngắm
trước và khoảng ngắm sau tối đa 0.4m; Tích luỹ chênh lệch khoảng ngắm trước và khoảng
ngắm sau của một tuyến đo tối đa là 2m và giới hạn sai số khép vòng là f
(I)h
=
±
0.3
n
(mm)
với n là số trạm máy trong tuyến đo cao.
IV.2.2 Phương pháp thuỷ chuẩn hình học hạng II
Ngoài những máy dùng cho lưới hạng I kể trên còn có thể sử dụng loại máy H2, NAK2,

hoặc máy cân bằng tự động KONi-007 … với độ phóng đại ống kính yêu cầu từ (30
X

÷
40
X
),
giá trị khoảng chia trên ống thuỷ dài không vượt quá 12”/2 mm và giá trị vạch chia vành đọc số
của bộ đo cực nhỏ là (0.05
÷
0.1mm).
Đồng thời các chỉ tiêu kỷ thuật trong phương pháp này cũng bao gồm chiều dài tia ngắm
được quy định từ (5
÷
50m); chiều cao tia ngắm là (0.5
÷
2.5m); chênh lệch khoảng ngắm
trước và khoảng ngắm sau của một tuyến đo tối đa (3-4m) và sai số khép vòng là
( )
( )
mmnf
hII
5.0±=
với n là số trạm máy trong tuyến đo.
Như vậy để đảm bảo các yêu cầu kỷ thuật của phương pháp đo cao hình học hạng I, II Nhà
nước cần tiến hành đo đi, đo về trên một tuyến đo. Máy đo là máy phải có độ phóng đại của ống
kính lớn, bọt thuỷ nhậy, chính xác. Mia được dùng là mia invar có giá trị khoảng chia vạch là
(0.5 - 1.0cm), trên mia có gắn bọt thuỷ tròn để giúp cho việc dựng mia được thẳng đứng. Trước
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
13

Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
khi đo phải kiểm nghiệm máy và dụng cụ đo, bảo quản máy trong thời gian đo. Một điều cần lưu
ý là phải tuân thủ quy trình đo và ghi kết quả đo vào sổ mẫu đúng theo quy định.
Bảng 1. Các chỉ tiêu kỷ thuật đo cao hình học trong quan trắc lún công trình.
TT Chỉ tiêu kỷ thuật Hạng I Hạng II Hạng III
1 Chiều dài tia ngắm (m)
m25≤ m25≤ m40≤
2 Chiều cao tia ngắm (m)
5.28.0
≤≤
h 5.25.0
≤≤
h 5.23.0
≤≤
h
3 Chênh lếch khoảng cách từ
máy đến mia.
- Trên một trạm đo
≤
- Tích luỹ trên đoạn đo
≤
0.4m
2.0m
1.0m
4.0m
2.0m
5.0m
4 Chênh lệch chênh cao giữa
tuyến đo đi và đo về
n3.0≤

mm
n5.0≤
mm
n0.1≤
mm
5 Sai số khép tuyến giới hạn
f
h/gh
(n - số trạm đo)
n3.0
mm
n0.1
mm
n0.2
mm
IV.3 Phương pháp thuỷ chuẩn điện tử
Phương pháp thủy chuẩn điện tử là một phương pháp mới, hiện nay tuy nó chưa được áp
dụng nhiều trong thực tế sản xuất. Tuy nhiên, đây là một phương pháp đầy triển vọng, trong
thời gian tới nó sẽ trở thành một phương pháp chủ đạo được ứng dụng để tiến hành đo đạc.
Vì vậy tôi xin trình bày cụ thể về cấu tạo và cách sử dụng của máy thủy chuẩn điện tử (cụ
thể là máy Dinil2, 22).
I. Cấu trúc phần cứng máy Dini12, 22
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
14
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
Các phím thể hiện trên máy:
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
15
1 - ống kính
2 - Điều chỉnh tiêu cự của ống kính

3 - Nút bấm đo
4 - ốc di động ngang
5 - B n à độ ngang
6 - Phần để PCMCIA Card
7 - Đế máy
8 - ốc cân chỉnh
9 - B n phímà
10 - M n hình hià ển thị
11 - Kính mắt
12 - Bọt thuỷ tròn
13 - Nắp để hiệu chỉnh bọt thuỷ tròn
14 - Hốc để pin
15 - Đầu ngắm sơ bộ
16 - PCMCIA Card
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
II. Cấu trúc phần mềm máy Dini 12
1. Input - nhập thông số
• Max sighting distance - Khoảng cách tối đa từ máy đến mia (10m - 100m)
• Min sighting height - độ cao tối thiểu tia ngắm (0m - 1m)
• Max sighting height - độ cao tối đa tia ngắm (0m - 4m)
• Max station difference - giá trị chênh giữa hai lần đo (0m - 0.01m)
• Refraction coefficient - hệ số phản xạ
• Addition constant (offset) - hằng số cộng
• Date - ngày tháng
• Time - thời gian
2. Adjustment - các phương pháp hiệu chỉnh
• Phương pháp Fửrstner
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
16
Tắt mở mỏy

Đo v ghià
Đo khoảng cách nhưng không ghi v o bà ộ nhớ
Menu chớnh
Phớm thụng tin
Phớm hiển thị
Phím thay đổi tên điểm
Phớm bộ nhớ
Phớm chỉnh sửa
Phím thay đổi chế độ của đo (đo bỡnh thường, đo ngược)
Phớm nhập dữ liệu
Phím tương phản
Phím thay đổi sáng tối
Phớm số
Phím âm dương
Dấu chấm
Phớm lờn xuống
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
• Phương pháp Nọbauer
• Phương pháp Kukkamọki
• Phương pháp Japanese
3. Data transfer - truyền số liệu
• Interface 1 - giao diện kiểu 1
• Interface - giao diện
• PC DEMO
• Update / Service - cập nhật
4. Setting of recording - cài đặt kiểu ghi dữ liệu
• Recording data - kiểu ghi dữ liệu
• Parameter setting - các thông số cài đặt
5. Instrument settings - cài đặt thiết bị
• Height - độ cao

• INP function - chức năng input
• Display L - Hiển thị L
• Shut off - thời gian mà máy không hoạt động tự động tắt
• Acoustic signal - âm thanh
• Language - ngôn ngữ
• Data - ngày, tháng
• Time - thời gian
6. Line adjustment - bình sai sơ bộ tuyến đo
III. Thao tác đo
1. Đặt máy lên giá 3 chân, cân máy bằng ốc cho bọt thuỷ tròn vào giữa
2. Bật máy: Bấm ON/OFF
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
17
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
Đòi hỏi máy đã được lắp Pin và Card nhớ
Khi bật máy màn hình đầu tiên có dạng:
- Line: Đo khép tuyến
- IntM: Đo chuyền độ cao
- SOUt: Chuyển độ cao thiết kế ra thực địa
Nếu không có điểm độ cao gốc thì chỉ cần bấm phím MEAS sẽ được số đọc là: số đọc
trên mia và khoảng cách từ máy tới mia (R: Số đọc trên mia, HD: Khoảng cách bằng từ
máy tới mia)
Bấm phím DIST cho biết khoảng cách từ máy tới mia, thao tác này số liệu không ghi
vào bộ nhớ
3. Các phương pháp đo:
a. Đo line:
- Continue line - tiếp tục tuyến đo
- New line - tạo 1 tuyến mới
- Cont. line of project: tiếp tục tuyến đo trong project
Từ màn hình bấm Line và chọn New Line, nhập số line và chọn phương pháp đo.

Nhập độ cao gốc đầu tiên (Benchmark) và điểm số
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
18
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
Bấm phím MEAS để bắt đầu đo
Trong quá trình đo nếu bị lỗi một trạm nào hoặc một phép đo nào thì ta có thể bấm phím
Repeat để lặp lại.
Khi kết thúc một Line ta bấm phím Lend và nhập độ cao điểm khép ta được sai số khép
điểm tổng khoảng cách trước và khoảng cách sau.
Chú ý: Khi chọn phương pháp đo thì phải tuân thủ đúng theo quy trình đo đó
b. Đo Intm - Đo chuyền độ cao
Bấm phím IntM, vào độ cao gốc Z điểm đầu tiên sau đó bấm MEAS ta được:
Z - độ cao điểm thứ 2
h - chênh cao điểm thứ 2 so với điểm thứ nhất
HD - khoảng cách bằng
c. Đo chuyển độ cao thiết kế:
Bấm phím SOut, vào độ cao gốc Z sau đó bấm MEAS ta được:
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
19
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
Z - độ cao thực tế của điểm cần chuyển
dZ - khoảng chênh giữa độ cao cần chuyển và độ cao thực tế
HD - khoảng cách bằng từ máy đến mia
4. Bình sai sơ bộ tuyến đo thuỷ chuẩn:
Vào MENU chọn LINE ADJUSTMENT
Chọn tuyến line cần bình sai
Nhập vào độ cao điểm gốc (có thể độ cao gốc được lưu trong bộ nhớ, gọi ra bằng cách bấm phím
mềm PRJ ) chọn OK đến khi Start đến End line adjustment.
5. Trút số liệu:
Ta có thể trút số liệu trực tiếp bằng PC Card hoặc là thông qua cổng trút trên máy đo:

Vào MENU chon DATA TRANSFER, còn dùng PC Card thì tháo card khỏi máy do lắp
sang máy tính sau đó copy file.dat là file số liệu.
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
20
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
6. Các bước kiểm nghiệm trước khi đo:
Kiểm nghiệm khoảng cách của tia ngắm
Các phương pháp kiểm nhiệm
a. Phương pháp Forstner
Thiết lập hai mia A và B trên mặt phẳng cách nhau một khoảng
45m. Chia khoảng cách này làm 3 phần và lần lượt đặt máy tại
hai trạm (1,2) cách mỗi mia khoảng 15 m. Tiến hành đo tại hai
vị trí này.
b. Phương pháp Nahbauer
Tương tự xác định khoảng cách 45m và chia chúng làm 3 phần.
Lần luợt thiết lập các trạm máy (1,2) tại mỗi điểm cuối và đặt 2 mia
tại các vị trí còn lại của đường thẳng này sau đó tiến hành đo.
c. Phương pháp Kukkamaki
Thiết lập hai mia A và B trên mặt phẳng cách nhau 20m. Đầu
tiên đặt máy tại vị trí chính giữa hai và tiến hành đo. Sau đó đặt
máy tại vị trí ngoài hai mia với khoảng cách 20 m sau đó lại tiến
hành đo.
d. Phương pháp Japanese
Đây là phương pháp giống với phương pháp Kukkamaki nhưng chỉ khác phương pháp này
khoảng cách giữa các mia được mở rộng lên 30 m với trạm 2 thi máy đặt lùn ra xa 3m sau
mia A
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
21
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
Các bước kiểm nghiệm khoảng cách của tia ngắm (điện tử)

Sau khi chương trình kiểm nghiệm được truy cập giá trị hiệu chỉnh hiện thời của khoảng
cách tia ngắm được hiển thị
Để thoát chương trình hiệu chỉnh, chấp nhận giá trị cũ
Để bắt đầu qui trình hiệu chỉnh
Lệnh đo của người sử dụng phải pgù hợp với qui trình hiệu chỉnh đã xác định. Điều này có
nghĩa là sử dụng phím đo trên bề mặt phải của máy hay trên control panel. Chương trình này
được hỗ trợ bằng đồ hoạ.
Ví dụ Hiệu chỉnh khoảng cách tia ngắm phù hợp với phương pháp Porstner
Để bắt đầu đo
hay

Đây là phím chức năng hữu ích để
sử dụng khả năng đo lặp với 3 hay
5 lần cho mỗi thao tác bấm đo. Nếu chức năng đo lặp đã được chọn, Phép đo được tự động
tiến hành sau khi bấm đo tới khi số lân đo được thực hiện hay độ lệch chuẩn định sẵn đạt
được. Trong trường hợp này, Giá trị trung bình của số đọc trên mia tiếp tục được tính toán
và khoảng cách, độ lệch chuẩn các giá trị này tiếp tục được hiển thị.
Để dừng phép đo tự động trước khi giá trị định sẵn của phép đo đạt được.
Giá trị thu được trong phép đo cuối cùng hay kết quả cuối cùng được hiển thị.
Để thực hiện lại phép đo
Để chấp nhận kết quả
Chấp nhận giá trị cũ
Chấp nhận giá trị mới
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
22
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
(kết quả được chấp nhận)
Nhập giá trị ước tính của nhiều lần đo
Sau khi chấp nhận giá trị mới và chương trình sẽ yêu cầu kiểm tra tiếp màng dây chữ thập
Các bước kiểm nghiệm khoảng cách tia

ngắm
Nếu số hiệu chỉnh khoảng cách tia ngắm được chấp nhận, chương trình yêu cầu kiểm tra độ
chuẩn của màng dây chữ thập. Dây là qui trình rất quan trọng nếu các giá trị đo theo phương
pháp điện tử và quang học được sử dụng.
Quay mia để sử dụng cho lân ngắm tiếp theo hay thay thế bằng một mia khác mà đã được
kiểm nghiệm và so sánh số đọc. Nếu chúng lệch quá 2mm, hiệu chỉnh lại vị trí màng dây
chữ thập.
Trong trường hợp này bỏ núm 1 và hiệu chỉnh bằng vít hiệu chỉnh dưới kính mắt sao cho độ
chính xác thực tế và số đọc danh nghĩa là như nhau
Kiểm nghiệm bọt thuỷ tròn
Cân bằng máy sử dụng ba ốc cân tới khi bọt thuỷ tròn vào tâm để hiệu chỉnh 1 vị trí
Quay máy 180
0
xung quanh quang trục thẳng đứng bọt thuỷ tròn có thể ở vị trí 2
Nếu bọt thuỷ tròn xa vị trí của vòng tròn hiệu chỉnh thì cần thiết phải hiệu chỉnh nó.
Tháo ốc bảo vệ bằng công cụ hiệu chỉnh, gỡ núm bảo vệ
Cân bằng máy bằng 3 ốc cân vị trí 1
Quay 180 xung quanh trục thẳng đứng vào vị trí 2
Dùng ốc hiệu chỉnh để đưa bọt thuỷ vào gần tâm (khử một nửa độ lệch)
Nhắc lại qui trình trên và kiểm tra lại độ lệch còn lại.
Sau đó lắp núm và ốc bảo vệ
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
23
Trêng §¹i Häc Má _ §Þa ChÊt Bé m«n: Tr¾c §Þa C«ng Tr×nh
V BÌNH SAI LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO
V.1 Bình sai lưới cơ sở
Nhìn chung, lưới khống chế độ cao cơ sở được bố trí dưới dạng một lưới tự do, nên sau
khi lấy trị trung bình của đo đi, đo về (cả chênh cao và số trạm đo), kiểm tra chất lượng kết
quả đo, chúng ta sử dụng một trong các phương pháp bình sai lưới độ cao tự do để bình sai các
dạng lưới cụ thể. Một trong các phương pháp đó được chúng tôi sử dụng để tính toán là

phương pháp Hermetr Mittermayer. Nội dung của phương pháp này gồm các bước cơ bản sau:
1. Lựa chọn ẩn số
Chọn điểm khởi tính và xác định trị gần đúng của các ẩn số. Khi bình sai lưới độ cao tự do
theo phương pháp Hermetr Mittermayer các ẩn số thường được chọn là trị bình sai của độ cao
tất cả các điểm của lưới. Chọn trị khởi tính với một lưới trong một chu kỳ đo có thể được tiến
hành tuỳ ý nhưng độ cao gần đúng của điểm khởi tính nên chọn phù hợp với điều kiện cụ thể địa
hình. Dựa vào độ cao gần đúng của điểm khởi tính và các chênh cao đo ta xác định trị gần đúng
của độ cao các điểm còn lại ( trị gần đúng của các ẩn số còn lại ).
2. Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh
Dựa trên theo nguyên tắc của phương pháp bình sai gián tiếp, nghĩa là ứng với mỗi trị
đo ta có một phương trình và khi ẩn số được chọn là trị bình sai độ cao các điểm, thì dạng
của các phương trình số hiệu chỉnh có thể xẩy ra một trong ba trường hợp sau:
SV: Ph¹m V¨n VÞnh §å ¸n tèt nghiÖp
24
Trờng Đại Học Mỏ _ Địa Chất Bộ môn: Trắc Địa Công Trình
h
h
h
Hình
(1-17)
Hình
(1-16)
Hình
(1-15)
J
K
J
K
K
J

Nu cú dng tng ng hỡnh (1-15), phng trỡnh s hiu chnh s l:
V
h
= dH
k
- dH
j
- l
h
Trng hp c bit cỏc hỡnh (1-16), (1-17), thỡ nhn c cỏc dng phng trỡnh
tng ng.
Vi hỡnh (1-16): V
h
= dH
k
- l
h
Vi hỡnh (1-17): V
h
= - dHj - l
h
Sau khi lp c cỏc phng trỡnh s hiu chnh i vi tng chờnh cao o, ta thu c
dng ma trn tng quỏt ca h phng trỡnh l:
V = AX - L (1.12)
iu cn lu ý l ma trn s hng t do L c to nờn t cỏc phn t l hiu gia tri o
v tr gn ỳng tng ng.
Vỡ li cao l li t do nờn vic xỏc nh ma trn nghch o N = A
T
PA (cú detN = 0)
s tin hnh theo cỏc phng phỏp khỏc nhau N

-1
. Hermetr Mettermayer gii quyt bi toỏn trờn
theo nguyờn tc chia ma trn A thnh hai ma trn A = (A
1
/A
2
), trong ú s hng ca ma trn A
1
,
A
2
bng nhau v bng s hng ca ma trn A (bng tr o n); s ct ca ma trn A
1
bng s tri
o cn thit t = (p - d) = (p - 1) vi p l s im cao ca li v d l s khuyt. S ct ca ma
trn A
2
bng s khuyt (d) v vi li cao t do s khuyt luụn bng 1.
T nguyờn tc trờn chỳng ta nhn thy vic la chn cỏc ma trn A
1
, A
2
hon ton tựy ý,
nờn n gin v trỏnh s nhm ln trong vic tớnh toỏn thụng thng nờn chn ma trn A
1
l phn t u ma trn A v ng nhiờn ct cũn li ca ma trn A l ma trn A
2
. Tng ng
vic chia ma trn A thnh hai ma trn A
1

, A
2
thỡ ma trn X cng chia thnh hai ma trn X
1
,
X
2
dng ct. Lu ý l s hng ca ma trn X
1
bng s tr o cn thit (t) v s hng ca ma
trn X
2
bng s khuyt (d).
3. Lp h phng trỡnh chun
SV: Phạm Văn Vịnh Đồ án tốt nghiệp
25