Mã số đề tài: RD 07-02 Chủ nhiệm đề tài: TS. Ngô Văn Hợi. Cơ quan chủ trì thực hiện: Viện KHCN xây dựng-BXD. Địa chỉ tài liệu: KQNC.1092.Thư viện KHCN-Bộ Xây dựng.
Mục tiêu đề tài:
Các công trình sau khi xây dựng xong thường bị thay đổi vị trí trong không gian trong giai đoạn khai thác sử dụng. Sự thay đổi vị trí này được gọi tên chung là sự chuyển dịch của công trình. Sự chuyển dịch của công trình có thể xảy ra trong mặt phẳng đứng gọi là sự trồi lún hoặc trong mặt phẳng ngang gọi là dịch chuyển ngang. Dịch chuyển đứng và dịch chuyển ngang của công trình có thể do tác động của bản thân các hoạt động của nó hoạt động của các máy móc thiết bị gây ra hoặc do dịch chuyển của cả mảng vỏ trái đất đỡ công trình đó.
Cũng như độ lún, sự dịch chuyển ngang của các công trình, bất kể do nguyên nhân gì gây ra, cũng đều có tác động rất xấu đến độ bền của nó. Vì vậy, việc quan trắc độ dịch chuyển ngang của công trình để đánh giá mức độ ổn định của nó hoặc để kịp thời có biện pháp làm giảm tốc độ dịch chuyển ngang là một việc làm có ý nghĩa hết sức quan trọng. Tuy nhiên, nếu so sánh với việc quan trắc độ trồi lún của công trình thì việc quan trắc dịch chuyển ngang với độ chính xác cao là một việc làm rất khó khăn, phức tạp và tốn kém. Nếu hiện nay trên thị trường đã có các máy đo độ cao với độ chính xác đọc số tới 10-3mm, thì trong lĩnh vực quan trắc độ dịch chuyển ngang sai số khoảng một vài mm còn là một điều chưa phải là dễ thực hiện ngay cả khi ứng dụng các thành tựu mới nhất của KHCN.
Một trong những vấn đề nan giải của việc quan trắc dịch chuyển ngang của công trình đó là việc xây dựng các mốc chuẩn. So với các mốc chuẩn trong quan trắc dịch chuyển thẳng đứng thì mốc chuẩn để quan trắc dịch chuyển ngang khó xây dựng hơn nhiều và do đó, kinh phí cũng rất tốn kém.
Trước đây, đối với các công trình có quy mô nhỏ và có dạng thẳng, việc quan trắc dịch chuyển ngang được thực hiện bằng phương pháp hướng chuẩn và các biến thái của nó hướng chuẩn toàn phần, hướng chuẩn một phần, hướng chuẩn liên tiếp... Đối với các công trình có quy mô lớn hơn và hình dạng phức tạp hơn thì sử dụng phương pháp so sánh toạ độ, trong đó toạ độ của các điểm quan trắc trong các chu kỳ khác nhau được xác định thông qua các đồ dạng hình tam giác, tứ giác trắc địa hoặc đường chuyền. Khó khăn lớn nhất và tốn kém nhất trong các phương pháp kể trên là việc xây dựng các mốc chuẩn. Các mốc chuẩn để quan trắc theo các phương pháp này ngoài các yêu cầu về mặt kết cấu, chế tạo còn phải thoả mãn những đòi hỏi rất khắt khe về vị trí lắp đặt.
Sự ra đời của các máy toàn đạc điện tử đã cải thiện một cách đáng kể quy trình và chất lượng của công tác quan trắc dịch chuyển ngang. Vì các máy toàn đạc điện tử có độ chính xác cao như TC-2003, TC-1800 và các đồ hình đo góc cạnh kết hợp độ chính xác của việc quan trắc dịch chuyển ngang đã được tăng lên một cách đáng kể, trong thời gian thực hiện một chu kỳ đo lại giảm xuống rất nhiều. Tuy nhiên, cũng giống như các công cụ truyền thống khác, các máy toàn đạc điện tử khi đo đòi hỏi phải có sự thông hướng giữa các điểm lan cận, điều này vẫn là một vấn đề phức tạp đặc biệt là khi một trong những điểm đó là các mốc chuẩn.
Từ những năm 90 của thế kỷ trước, công nghệ GPS đã xuất hiện với những ưu điểm nổi bật là cho phép xác định toạ độ của các điểm trong mọi điều kiện thời tiết vào bất kỳ thời điểm nào mà không đòi hỏi thông hướng giữa các điểm đo, đã mở ra khả năng liên kết một cách nhanh chóng các điểm quan trắc với các mốc chuẩn. Nhược điểm của công nghệ này là không xác định được toạ độ của các điểm khi chúng bị che chắn từ trên cao, làm cho tín hiệu từ các vệ tinh không tới được ăng ten của các máy thu.
Như vậy chúng ta thấy, các máy toàn đạc điện tử và công nghệ GPS tuy có nhiều điểm mạnh nhưng vẫn còn một số điểm yếu. Tuy nhiên, khi sử dụng để quan trắc dịch chuyển ngang các công trình nhưng chúng ta lại có thể hỗ trợ nhau một cách rất tốt vì các điểm mạnh của GPS có thể khắc phục được các điểm yếu của máy toàn đạc điện tử và ngược lại. Rõ ràng là việc ứng dụng đồng thời cả hai loại công nghệ này chúng sẽ hỗ trợ và bổ sung cho nhau, mang lại hiệu quả kinh tế cao và nâng cao một cách đáng kể độ chính xác quan trắc.
Vì vậy, mục tiêu nghiên cứu của đề tài là: Nghiên cứu một quy trình quan trắc dịch chuyển ngang một cách nhanh chóng, chính xác có thể áp dụng cho mọi công trình nhưng không quá tốn kém về mặt kinh phí.
Nội dung đề tài:
- Phần I: Tổng quan về chuyển dịch ngang và quan trắc chuyển dịch ngang.
Chương 1: Chuyển dịch ngang của vỏ trái đất.
Chương 2: Một số công trình có nguy cơ chuyển dịch ngang cao.
- Phần II: Thiết bị để quan trắc chuyển ngang công trình.
Chương 3: Các máy toàn đạc điện tử.
Chương 4: Hệ thống định vị toàn cầu GPS.
- Phần III: Công nghệ quan trắc chuyển dịch ngang.
Chương 5: Mốc chuẩn và mốc quan trắc.
Chương 6: Các phương pháp quan trắc chuyển dịch ngang.
Chương 7: Ứng dụng thuật toán bình sai lưới tự do trong xử lý số liệu quan trắc chuyển dịch ngang.
Chương 8: Quy trình công nghệ quan trắc chuyển dịch ngang.
- Phần IV: Thực nghiệm.
Chương 9: Xác định chuyển dịch ngang của công trình bằng máy toàn đạc điện tử và công nghệ GPS.
Kết quả đề tài:
Quan trắc chuyển dịch ngang của các công trình là một việc làm hết sức quan trọng, đặc biệt là đối với các công trình đầu mối thuỷ lợi, thuỷ điện, các công trình xây dựng ven sông, ven biển. Kết quả quan trắc chuyển ngang cho phép phát hiện những sự cố có thể xảy ra đói với các công trình loại này để có biện pháp xử lý thích hợp và kịp thời.
Các phương pháp quan trắc để quan trắc chuyển dịch ngang công trình được công nhận là các phương pháp có độ tin cậy cao, dễ thực hiện, các thiết bị sử dụng để quan trắc là các thiết bị sử dụng nhiều lần, vì vậy giá thành của phương pháp trắc địa là rẻ hơn các phương pháp khác.
Trong các phương pháp trắc địa để quan trắc chuyển dịch ngang thì phương pháp so sánh toạ độ được coi là phương pháp vạn năng, vì nó có thể được sử dụng cho mọi loại công trình với mọi quy mô và mọi dạng hình học. Đây cũng là một phương pháp rất linh hoạt xét trên quan điểm chọn vị trí các mốc chuẩn và mốc quan trắc.
Việc sử dụng kết hợp máy toàn đạc điện tử và công nghệ GPS để quan trắc chuyển dịch ngang đã mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt, vì hai loại công nghệ này có thể hỗ trợ rất đắc lực cho nhau. Những điểm yếu của công nghệ GPS được các máy toàn đạc điện tử khắc phục rất tốt. Ngược lại, những điểm yếu của máy toàn đạc điện tử lại được công nghệ GPS giải quyết khá trọn vẹn.
Thư viện Bộ Xây dựng