Đề tài Một số biện pháp nâng cao độ chính xác khống chế trắc địa mặt bằng trong hầm

vËn hµnh c«ng tr×nh nãi trung vµ c«ng tr×nh hÇm nãi giªng ngµy mét ®ßi hái cã ®é chÝnh x¸c cao, ®¶m b¶o cho c«ng tr×nh cã ®é chÝnh x¸c quy ®Þnh. §Ó ®¸p øng nhu cÇu ®ã th× c«ng t¸c tr¾c ®Þa trong x©y dùng c«ng tr×nh hÇm gi÷ vai trß cùc kú quan träng trong suèt qu¸ tr×nh thiÕt kÕ, thi c«ng, sö dông c«ng tr×nh hÇm. Trong ®ã, ®¶m b¶o ®µo th«ng hÇm ®æi h­íng ®­îc ®­a lªn hµng ®Çu. C¬ së tr¾c ®Þa phôc vô x©y dùng mét c«ng tr×nh ®­êng hÇm lµ lËp l­íi khèng chÕ tr¾c ®Þa trªn mÆt ®Êt vµ x©y dùng hÖ thèng khèng chÕ tr¾c ®Þa trong hÇm. V× vËy viÖc thµnh lËp l­íi khèng chÕ cã ®é chÝnh x¸c cã vai trß rÊt quan träng, trong viÖc ®µo th«ng hÇm ®æi h­íng. §èi víi c«ng tr×nh cô thÓ, tïy tõng ®Æc ®iÓm cô thÓ cña ®­êng hÇm mµ ta cã c¸c ph­¬ng ph¸p thµnh lËp l­íi khèng chÕ kh¸c nhau. Víi môc ®Ých trªn d­íi sù h­íng dÉn cña thÇy gi¸o Ph¹m Quèc Kh¸nh t«i ®­îc nhËn ®Ò tµi: “ Mét sè biÖn ph¸p n©ng cao ®é chÝnh x¸c khèng chÕ tr¾c ®Þa mÆt b»ng trong hÇm” Néi dung cô thÓ ®­îc tr×nh bµy nh­ sau: Ch­¬ng 1: C«ng t¸c tr¾c ®Þa trong x©y dùng ®­êng hÇm Trong ch­¬ng nµy sÏ nªu nªn c¬ së tr¾c ®Þa trong x©y dùng c«ng tr×nh hÇm, sai sè ®µo th«ng hÇm, ­íc tÝnh sai sè cña l­íi khèng chÕ tr¾c ®Þa trªn mÆt ®Êt §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-484 víi ®é chÝnh x¸c ®µo th«ng hÇm vµ ­íc tÝnh ®é chÝnh x¸c ®o ®­êng chuyÒn trong hÇm. Ch­¬ng 2: Mét sè biÖn ph¸p n©ng cao ®é chÝnh x¸c khèng chÕ tr¾c ®Þa mÆt b»ng trong hÇm Nãi nªn ®Æc ®iÓm cña khèng chÕ tr¾c ®Þa mÆt b»ng trong hÇm, c¸c biÖn ph¸p thµnh lËp l­íi l­íi mÆt b»ng trong hÇm vµ mét sè biÖn ph¸p n©ng cao ®é chÝnh x¸c khèng chÕ tr¾c ®Þa mÆt b»ng trong hÇm. Ch­¬ng 3: ThiÕt kÕ vµ ®o ®¹c l­íi thùc nghiÖm Giíi thiÖu vÒ m« h×nh ®­êng hÇm, thiÕt kÕ mét sè d¹ng l­íi mÆt b»ng trong hÇm vµ ®o ®¹c vµ sö lý sè liÖu sÏ lµ chøng minh cô thÓ cho ®Ò tµi. §Ó hoµn thµnh ®­îc c¸c chñ ®Ò nªu trªn cña ®å ¸n, t«i ®­îc c¸c thÇy c« trong khoa gióp ®ì cïng sù chØ b¶o h­íng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o Ph¹m Quèc Kh¸nh . MÆc dï ®· cè g¾ng nh­ng do kiÕn thøc chuyªn m«n cßn h¹n hÑp, thêi gian nghiªn cøu ®Ò tµi cßn Ýt nªn ®å ¸n kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. T«i rÊt mong ®­îc sù chØ b¶o cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ c¸c ®ång nghiÖp ®Ó ®å ¸n ®­îc hoµn chØnh h¬n. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n Hµ Néi 6-2008 Sinh viªn Vò V¨n Trung §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-485 CH¦¥NG I C¤NG t¸c TR¾C §ÞA TRONG X¢Y DùNG §¦êng HÇM 1.1 C¥ së TR¾C §ÞA TRONG X¢Y DùNG C¤NG TR×NH §¦êNG HÇM NhiÖm vô chñ yÕu cña tr¾c ®Þa trong x©y dùng ®­ßng hÇm lµ b¶o ®¶m ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng víi ®é chÝnh x¸c theo yªu cÇu. §ång thêi b¶o ®¶m ®é chÝnh x¸c x©y dùng ®­êng hÇm,c¸c c«ng tr×nh kiÕn tróc trong hÇm ®óng víi h×nh d¹ng kÝch th­íc thiÕt kÕ vµ quan tr¾c biÕn d¹ng c«ng tr×nh trong lóc thi c«ng cung nh­ lóc sö dông ®­êng hÇm. C¬ së tr¾c ®Þa phôc vô x©y dùng mét c«ng tr×nh hÇm lµ lËp l­íi khèng chÕ tr¾c ®Þa trªn mÆt ®Êt,chuyÒn täa ®é, ph­¬ng vÞ vµ ®é cao xuèng hÇm qua cöa hÇm, th«ng giã, giÕng ®øng, giÕng nghiªng… vµ x©y dùng hÖ thèng khèng chÕ tr¾c ®Þa trong hÇm 1.1.1 L­íi khèng chÕ mÆt b»ng trªn mÆt ®Êt L­íi khèng chÕ tr¾c ®Þa trªn mÆt ®Êt lµ ®iÒu kiÖn c¬ b¶n, quyÕt ®Þnh toµn bé c¸c c«ng viÖc trong x©y dùng hÇm, lµ c¬ së cña luíi khèng chÕ tr¾c ®Þa trong hÇm mµ dùa vµo ®ã ®Ó chØ ®¹o ®µo hÇm, bè trÝ c¸c kiÕn tróc trong hÇm vµ quan tr¾c biÕn d¹ng c«ng tr×nh khi hÇm ®­îc ®­a vµo sö dông. ViÖc thµnh lËp l­íi khèng chÕ mÆt b»ng trªn mÆt ®Êt ®­îc hoµn thµnh tr­íc khi ®µo hÇm. tr­íc ®©y l­íi khèng chÕ mÆt b»ng th­êng ®­îc thµnh lËp d­íi d¹ng chuçi tam gi¸c ®o gãc cã ®o thªm c¹nh ®¸y, l­íi tam gi¸c ®o gãc c¹nh hoÆc l­íi ®­êng chuyÒn. Tõ nh­ng n¨m 90 cña thÕ kû truíc, n­íc ta ®· b¾t ®Çu øng dông c«ng nghÖ GPS x©y dùng l­íi khèng chÕ mÆt b»ng trong thi c«ng ®­êng hÇm ®iÎn h×nh lµ l­íi GPS hÇm H¶I V¢N, l­íi GPS thi c«ng ®­êng hÇm thñy ®iÖn A V¦¥NG… Thµnh lËp l­íi khèng chÕ mÆt b»ng trªn mÆt ®Êt b»ng c«ng nghÖ GPS cã ­u ®iÓm v­ît tréi so víi l­íi tr¾c ®Þa truyÒn thèng; kh«ng cÇn th«ng h­íng, ®é §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-486 chÝnh x¸c cao, ®å h×nh l­íi linh ho¹t, ®o nhanh, chi phÝ thÊp nªn c«ng nghÖ GPS ngµy cµng ®­îc sö dông réng r·i 1.1.2 §Þnh h­íng c¬ së tr¾c ®Þa trong hÇm ViÖc chuyÒn täa ®é vµ ph­¬ng vÞ tõ hÖ thèng khèng chÕ mÆt b»ng trªn mÆt ®Êt xuèng hÇm ®Ó t¹o sè liÖu khëi tÝnh cho c¬ së tr¾c ®Þa trong hÇm gäi lµ ®Þnh huíng c¬ së tr¾c ®Þa trong hÇm,hoÆc cßn gäi lµ ®o liªn hÖ hoÆc ®o nèi.Qua ®ã lµm cho khèng chÕ mÆt b»ng trong hÇm cã cïng hÖ täa ®é víi khèng chÕ mÆt b»ng trªn mÆt ®Êt. Cã thÓ ®Þnh h­íng qua cöa hÇm hoÆc nèi ®µo phô tïy thuéc vµo tõng hÇm cô thÓ.NÕu ®­êng hÇm ®­îc ®Þnh h­íng qua cöa hÇm th× ®o nèi nh­ l­íi khèng chÕ trªn mÆt ®Êt, nÕu ®­êng hÇm dµi trªn cã giÕng ®øng th× cã thÓ ®Þnh h­íng ®­êng hÇm qua giÕng ®øng b»ng ph­¬ng ph¸p tam gi¸c liªn hÖ hoÆc dïng m¸y con quay x¸c ®Þnh ph­¬ng vÞ khëi ®Çu cña ®­êng chuyÒn trong hÇm. 1.1.3 L­íi khèng chÕ tr¾c ®Þa trong hÇm Do ®iÒu kiÖn thi c«ng trong hÇm chËt hÑp nªn khèng chÕ tr¾c ®ia trong hÇm ®­îc x©y dùng d­íi d¹ng lµ l­íi ®­êng chuyÒn.§­êng chuyÒn trong hÇm ®­îc chia thµnh c¸c lo¹i sau: §­êng chuyÒn tiÖm cËn: trong tr­êng hîp giÕng ®øng ®­îc ®µo lÖch sang mét bªn cña ®­êng hÇm th× cÇn thµnh lËp ®­êng chuyÒn tiÖm cËn ®Ó dÉn täa ®é vµ ph­¬ng vÞ ®­îc chuyÒn tõ trªn mÆt ®Êt xuèng vµo ®­êng hÇm chÝnh. §­êng chuyÒn thi c«ng: ®­îc thµnh lËp víi c¹nh g¾n ®Ó tiÖn chØ ®¹o ®µo hÇm theo tiÕn ®é thi c«ng hÇm . §­êng chuyÒn c¹nh dµi: Khi hÇm ®· ®µo ®­îc mét ®o¹n dµi, ®­êng chuyÒn thi c«ng gåm nhiÒu c¹nh g¾n sÏ kh«ng ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c vÒ ph­¬ng vÞ. Lóc ®ã cÇn thµnh lËp ®­êng chuyÒn c¹nh dµi dùa trªn c¸c ®iÓm cña ®­êng chuyÒn thi c«ng (bá qua mét sè ®iÓm trung gian) ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c ph­¬ng vÞ. §­êng chuyÒn trong hÇm lµ ®­êng chuyÒn nh¸nh. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-487 1.1.4 Thµnh lËp hÖ thèng khèng chÕ ®é cao Trôc ®­êng hÇm vµ c¸c kiÕn tróc trong hÇm ®­îc x¸c ®Þnh vµ ®­îc bè trÝ trong kh«ng gian ba chiÒu. §Ó ®¶m b¶o th«ng hÇm ®èi h­íng, x©y dùng c¸c c«ng tr×nh kiÕn tróc, l¾p ®Æt c¸c thiÕt bÞ trong hÇm vµ ®o lón, cÇn ph¶i thµnh lËp hÖ thèng khèng chÕ ®é cao t­¬ng tù nh­ khèng chÕ mÆt b»ng, hÖ thèng khèng chÕ ®é cao bao gåm: + Khèng chÕ ®é cao trªn mÆt ®Êt: thµnh lËp c¸c tuyÕn thñy chuÈn xuÊt ph¸t tõ ®iÓm thñy chuÈn nhµ n­íc vµ cã thÓ t¹o thµnh l­íi. T¹i c¸c cöa hÇm vµ gÇn miÖng giÕng ®øng cÇn cã ®iÓm mèc ®é cao. §é chÝnh x¸c cña mèc ®é cao trªn mÆt ®Êt tïy thuéc vµo yªu cÇu ®é chÝnh x¸c ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng theo ph­¬ng th¼ng ®øng (®é cao), tïy thuéc vµo chiÒu dµi ®­êng hÇm, sai sè cho phÐp l¾p ®Æt thiÕt bÞ trong hÇm vµ yªu cÇu ®é chÝnh x¸c ®o biÕn d¹ng. Nh­ng th«ng th­êng thñy chuÈn h¹ng III cã thÓ ®¸p øng nhu cÇu ®ã. Ngoµi ra cã thÓ ®o cao b¨ng GPS. Khi đo cao b»ng GPS cÇn chó ý ®Õn dÞ th­êng ®é cao ®Ó chó ý chuyÓn ®é cao tr¾c ®Þa vÒ ®é cao th­êng. HTD= H + (1.1) + ChuyÒn ®é cao tõ mÆt ®Êt xuèng hÇm: tõ c¸c mèc ®é cao ë cöa hÇm hoÆc gÇn miÖng giÕng ®øng chuyÒn ®é cao xuèng hÇm qua cöa hÇm hoÆc qua giÕng ®øng ®Ó lµm sè liÖu khëi tÝnh ®é cao trong hÇm. + Khèng chÕ ®é cao trong hÇm: thµnh lËp c¸c tuyÕn thñy chuÈn tõ c¸c ®iÓm khëi tÝnh ®é cao ë cöa hÇm hoÆc ë ®¸y giÕng ®øng ®Õn g­¬ng hÇm. C¸c ®iÓm mèc ®é cao trong hÇm th­êng trïng víi c¸c ®iÓm ®­êng chuyÒn trong hÇm. TuyÕn thñy chuÈn trong hÇm lµ tuyÕn nh¸nh. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-488 1.2 sai sè §µO TH¤NG HÇM 1.2.1 Ph©n lo¹i sai sè ®µo th«ng hÇm vµ h¹n sai cho phÐp C¸c nguån sai sè ¶nh h­ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c ®µo th«ng hÇm bao gåm sai sè do tr¾c ®Þa, do thi c«ng, do thiÕt kÕ, ë ®©y chØ quan t©m tíi sai sè do tr¾c ®Þa. Trong thi c«ng ®µo hÇm, do sai sè cña l­íi khèng chÕ trªn mÆt ®Êt, sai sè do liªn hÖ, sai sè cña l­íi khèng chÕ trong hÇm vµ sai sè bè trÝ chi tiÕt nªn hai trôc tim hÇm ®µo ®èi h­íng kh«ng thÓ g¹p nhau chÝnh x¸c tuyÖt ®èi ®­îc mµ cã mét tû lÖ lÖch nhÊt ®Þnh gäi lµ sai sè ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng. Ký hiÖu lµ  ,sai sè trung ph­¬ng t­¬ng øng ký hiÖu lµ M (h×nh 1.1 , h×nh 1.2) H×nh 1.1 sai sè ®µo th«ng hÇm trong mÆt ph¼ng n»m ngang H×nh 1.2 sai sè ®µo th«ng hÇm trong kh«ng gian ▲ ▲A B Trôc hÇm sau khi ®iÒu chØnh h P2 C Y q lX A H  P1 §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-489 + H×nh chiÕu cña  trªn h­íng trôc tim hÇm gäi lµ sai sè h­íng däc, ký hiÑu lµ l, sai sè trung ph­¬ng t­¬ng øng la Ml. Sai sè nµy ph¶i n»m trong mét ph¹m vi nhÊt ®Þnh Ml ≤ 4000 L (1.2) Ml: sai sè trung ph­¬ng h­íng däc L: chiÒu dµi ®o¹n hÇm ®µo ®èi h­íng, ®¬n vÞ lµ mÐt + H×nh chiÕu cña  trªn h­íng vu«ng gãc víi trôc hÇm trong mÆt ph¼ng n»m ngang gäi lµ sai sè h­ãng ngang, kÝ hiÖu lµ q, sai sè trung ph­¬ng t­¬ng øng lµ Mq, ®©y lµ sai sè quan träng nhÊt v× nÕu sai sè nµy v­ît qu¸ h¹n sai cho phÐp th× sÏ lµm thay ®æi h×nh d¹ng h×nh häc cña ®­êng hÇm dÉn tíi ph¶i ®iÒu chØnh ®µo ®¾p g©y tæn thÊt cho c«ng tr×nh. + H×nh chiÕu cña  trªn ph­¬ng th¼ng ®øng gäi lµ sai sè ®é cao, ký hiÖu lµh, sai sè trung ph­¬ng t­¬ng øng la Mh, sai sè ®é cao còng quan träng nh­ sai sè h­íng ngang nh­ng víi kü thu¹t ®o cao hiÖn nay dÔ dµng ®¸p øng ®­îc yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c. Sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang vµ sai sè trung ph­¬ng ®é cao cho phÐp khi ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng theo quy ®Þnh nh­ b¶ng 1.1. B¶ng 1.1. Sai sè trung ph­ong h­íng ngang vµ sai sè trung ph­¬ng ®é cao ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng ChiÒu dµi ®o¹n hÇm ®µo ®èi h­íng (km) ≤4  8  10 1013 1317 1720 Sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang Mq (mm) 50 75 100 150 200 250 Sai sè trung ph­¬ng ®é cao Mh (mm) 25 §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4810 1.2.2 C¸c nguån sai sè ®µo th«ng hÇm Sai sè ®µo th«ng hÇm chñ yÕu lµ sai sè cña khèng chÕ trªn mÆt ®Êt, sè ®o liªn hÖ vµ sai sè cña khèng chÕ trong hÇm. Nh­ ®· biÕt, ®Ó ®¶m b¶o ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng víi ®é chÝnh x¸c quy ®Þnh th× sai sè h­íng ngang lµ quan träng vµ ®¸ng chó ý nhÊt. V× vËy cÇn xÐt c¸c nguån sai sè ¶nh h­ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng. 1. C¸c nguån sai sè ¶nh h­íng tíi ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm. a) §èi víi ®­êng hÇm th¼ng C¸c nguån sai sè ¶nh h­ëng tíi ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng Sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang cña khèng chÕ tr¾c ®Þa trªn mÆt ®Êt, ký hiÖu lµ m1. Sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang cña ®Þnh h­íng hÇm: nÕu ®Þnh h­íng qua hai cöa hÇm th× kh«ng cã sai sè nµy. + NÕu ®Þnh h­íng qua mét cöa hÇm vµ mét giÕng ®øng (hoÆc giÕng nghiªng hoÆc hÇm phô dµi) th× sai sè h­íng ngang cña ®Þnh h­íng qua giÕng ®øng, ký hiÖu la m2. + NÕu ®Þnh h­íng qua hai giÕng ®øng th× cã sai sè h­íng ngang cña ®Þnh h­íng qua hai giÕng ®øng, ký hiÖu lµ m2 vµ m3. Sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang cña khèng chÕ tr¾c ®Þa trong hÇm, ký hiÖu lµ m4 va m5. Víi gi¶ thiÕt c¸c nguån sai sè ®éc lËp víi nhau th× sai sè trung ph­¬ng tæng hîp h­íng ngang ë chç ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng sÏ tïy tr­êng hîp mµ tÝnh theo c«ng thøc sau: §èi víi ®o¹n hÇm ®­îc ®Þnh h­íng qua hai cöa hÇm: §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4811 Mq= 252421 mmm  (1.3) §èi víi ®o¹n hÇm ®­îc ®Þnh h­íng qua mét cöa hÇm vµ mét giÕng ®øng: Mq= 25242221 mmmm  (1.4) §èi víi ®o¹n hÇm ®­îc ®Þnh h­íng qua hai giÕng ®øng: Mq= 2524232221 mmmmm  (1.5) b) §èi víi ®­êng hÇm cong Sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang vµ sai sè trung ph­¬ng h­íng däc cña khèng chÕ tr¾c ®Þa ®Òu cã ¶nh h­ëng tíi ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng v× vËy vÕ ph¶i cña c«ng thøc (1.3), (1.4) ,(1.5), ph¶i thay b»ng sai sè trung ph­¬ng tæng hîp h­íng ngang vµ h­íng däc cña c¸c nguån sai sè t­¬ng øng la mi’ (i= 1, 2, 3, 4, 5) Víi gi¶ thiÕt sai sè trung ph­¬ng h­íng däc b»ng sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang, ta cã: mi’= mi 2 , (i= 1, 2, 3, 4, 5) (1.6) 2. C¸c nguån sai sè ¶nh h­ëng tíi ®é chÝnh x¸c vÒ ®å cao ®µo th«ng hÇm Ph©n tÝch t­¬ng tù nh­ trªn th× ta cã c¸c nguån sai sè ¶nh h­ëng tíi ®é chÝnh x¸c ®é cao ®µo th«ng hÇm: Sai sè cña khèng chÕ ®é cao trªn mÆt ®Êt: mh1 . Sai sè chuyÒn ®é cao tõ trªn mÆt ®Êt xuèng hÇm: + NÕu chuyÒn ®é cao qua hai cöa hÇm th× xem nh­ kh«ng cã sai sè nµy. + NÕu chuyÒn ®é cao qua mét cöa hÇm vµ mét giÕng ®øng th× cã sai sè chuyÒn ®é cao qua giÕng ®øng ®ã, ký hiÖu lµ mh2 . + NÕu chuyÒn ®é cao qua hai giÕng ®øng, ta cã mh2 vµ mh3 . §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4812 Sai sè cña khèng chÕ ®é cao trong hÇm , tøc sai sè cña hai tuyÕn thñy chuÈn nh¸nh trong hÇm, ký hiÖu lµ mh4 vµ mh5 . GØa thiÕt c¸c nguån sai sè ®éc lËp nhau th× sai sè trung ph­¬ng tæng hîp ®é cao ë chç ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng sÏ tïy tõng tr­êng hîp mµ ¸p dông c«ng thøc : Víi ®o¹n hÇm ®­îc chuyÒn ®é cao qua hai cöa hÇm: Mh= 222 541 h mhmhm  (1.7) Víi ®o¹n hÇm ®­îc chuyÒn qua mét cöa hÇm vµ mét giÕng ®øng : Mh= 25 2 4 2 2 2 1 h mhmhmhm  (1.8 ) Víi ®o¹n hÇm mµ ®é cao ®­îc chuyÒn qua hai giÕng ®øng: Mh= 25 2 4 2 3 2 2 2 1 h mhmhmhmhm  (1.9) ¶nh h­ëng cña c¸c nguån sai sè ®é cao thµnh phÇn ®Õn ®é chÝnh x¸c ®é cao ®µo th«ng hÇm trong hÇm th¼ng còng nh­ trong hÇm cong nªn chØ ¸p dông c¸c c«ng thøc (1.7), (1.8), (1.9) cho tõng tr­êng hîp cô thÓ. 1.2.3 Nguyªn t¾c ph©n phèi c¸c nguån sai sè Trªn thùc tÕ thi c«ng th­êng cÇn ph¶i ph©n phèi tháa ®¸ng sai sè cho phÐp ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng cho c¸c nguån sai sè thµnh phÇn. Nh­ vËy ph­¬ng ¸n tr¾c ®Þa míi cã tÝnh kh¶ thi vµ hiÖu qu¶ cao. Cã hai nguyªn t¾c ph©n phèi: 1. Nguyªn t¾c ¶nh h­ëng b»ng nhau NÕu ®iÒu kiÖn thùc tÕ cho thÊy c¸c nguån sai sè thµnh phÇn ®éc lËp nhau vµ cã ¶nh h­ëng xÊp xØ nh­ nhau ®Õn ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng th× tõ c¸c c«ng thøc (1.3), (1.4), (1.5) ta cã m1=m4=m5= 3 qM =0,58Mq (1.10 ) §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4813 m1=m2=m4=m5= 4 qM =0.5Mq (1.11 ) m1=m2=m3=m4=m5= 5 qM =0.45Mq (1.12 ) Víi ®­êng hÇm cong ta cã c«ng thøc t­¬ng øng: m1=m4=m5= 2 58,0 qM =0,41Mq (1.13 ) m1=m2=m4=m5= 2 5,0 qM =0,35Mq (1.14 ) m1=m2=m3=m4=m5= 2 45,0 qM =0,31Mq (1.15 ) Trong ®ã Mq lµ sai sè h­íng ngang ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng 2. Nguyªn t¾c ¶nh h­ëng kh«nng b»ng nhau NÕu dùa vµo ®iÒu kiÖn thùc tÕ nh­ m¹ng d¹ng l­íi thiÕt kÕ, m¸y mãc thiÕt bÞ hiÖn cã ph­¬ng ph¸p ®o … cã thÓ dù tÝnh tr­íc ¶nh h­ëng cña mét sè nguån sai sè thµnh phÇn th× thay sè liÖu ®ã vµo vÕ ph¶i cña c«ng thøc (1.3), (1.4), (1.5) vµ ¸p dông nguyªn t¾c ¶nh h­ëng b»ng nhau cña c¸c nguån sai sè cßn l¹i ®Ó tÝnh. 1.3 ¦íC TÝNH SAI Sè CñA L¦íi KHèNG CHÕ TR¾C §ÞA TR£N MÆT §ÊT §èI VíI §é CHÝNH X¸C §µO TH¤NG HÇM 1.3.1 L­íi ®­êng chuyÒn NÕu dïng ®­êng chuyÒn lµm khèng chÕ ®éc lËp trªn mÆt ®Êt th× ph¶i thµnh lËp ®­êng chuyÒn khÐp kÝn hoÆc Ýt nhÊt còng ph¶i chän ngoµi ®­êng chuyÒn mét vµi ®iÓm, tõ ®ã (cã thÓ ®o gãc kh«ng ®o c¹nh) ®o hai gãc nèi ë ®iÓm ®Çu vµ ®iÓm cuèi ®­êng chuyÒn ®Ó t¹o thµnh ®a gi¸c khÐp kÝn vÒ gãc. 1. C«ng thøc ®iÓm cuèi §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4814 C«ng thøc tÝnh sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang cx m cña ®iÓm cuèi ®­êng chuyÒn sau khi b×nh sai ®iÒu kiÖn khÐp gãc: 2 c x m =[ms2 cos2 ] + 2 2  m [ 2 ] (1.16) Trong ®ã ms , m lµ sai sè trung ph­¬ng ®o c¹nh vµ sai sè trung ph­¬ng ®o gãc ®­êng chuyÒn.  lµ gãc ph­¬ng vÞ c¹nh ®­êng chuyÒn.  lµ hoµnh ®é cña ®iÓm ®­êng chuyÒn khi lÊy träng t©m cña ®­êng chuyÒn lµm gèc cña hÖ täa ®é. i = yi – y0 ; y0 = 1 ][ n y ; n lµ sè c¹nh ®­êng chuyÒn. 2. C«ng thøc ®iÓm ®µo th«ng ¶nh h­ëng cña sai sè ®o gãc vµ ®o c¹nh ®­êng chuyÒn ®èi víi ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: x m =   "m ][ 2yR (1.17) sx m = s m s ' ][ 2xd (1.18) Trong ®ã m lµ sai sè trung ph­¬ng ®o gãc; [R2y] lµ tæng b×nh ph­¬ng kho¶ng c¸ch tõ c¸c ®iÓm cña ®­êng chuyÒn ®Õn mÆt ®µo th«ng, h×nh 1.3. s m s lµ sai sè trung ph­¬ng t­¬ng ®èi ®o c¹nh ®­êng chuyÒn; [d2x] lµ tæng b×nh ph­¬ng h×nh chiÕu cña c¸c c¹nh ®­êng chuyÒn lªnmÆt ®µo th«ng. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4815 Y X 0 R y4R y2 R y3 y1 4 C3R1 T M Trôc tim hÇmM Æt ®µo th«ng H×nh 1.3 Kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm ®­êng chuyÒn tíi mÆt ®µo th«ng Cã thÓ cho r»ng ¶nh h­ëng sai sè ®o gãc vµ ®o c¹nh ®­êng chuyÒn ®èi víi ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm lµ ®éc lËp víi nhau th× ta cã: mq= 22 xsx mm  mq=    22 2 " " x s y d s mR m         (1.19) NÕu mÆt ®µo th«ng ë chÝnh gi÷a ®­êng hÇm , tøc mÆt ®µo th«ng ®i qua träng t©m cña ®­êng chuyÒn th× hai c«ng thøc (1.16) vµ (1.19) lµ nh­ nhau. Trong tr­êng hîp khèng chÕ mÆt b»ng trªn mÆt ®Êt lµ chuçi tam gi¸c, nÕu muèn ¸p dông c«ng thøc ®­êng chuyÒn th× chän trong chuçi tam gi¸c mét ®­êng chuyÒn gÇn víi trôc tim hÇm nhÊt vµ dïng c«ng thøc (1.16) hoÆc (1.19) ®Ó ­íc tÝnh §èi víi l­íi l­íi ®­êng chuyÒn c«ng thøc (1.16) vµ (1.19) cã thÓ xem lµ c«ng thøc ­íc tÝnh chÆt chÏ. Khi ¸p dông cho chuçi tam gi¸c th× hai c«ng thøc trªn lµ c«ng thøc ­íc tÝnh gÇn ®óng. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4816 1.3.2 L­íi tam gi¸c vµ l­íi GPS Víi chuçi tam gi¸c cã thÓ ­íc tÝnh gÇn ®óng b»ng c¸c c«ng thøc lËp s½n, trong tr­êng hîp ®ã th­êng sö dông thuËt to¸n b×nh sai ®iÒu kiÖn ®Ó øíc tÝnh. HiÖn nay sö dông m¸y tÝnh ®iÖn tö ®Ó gi¶i c¸c bµi to¸n tr¾c ®Þa dùa vµo thuËt to¸n b×nh sai gi¸n tiÕp ®· trë nªn th«ng dông. Trong tr¾c ®Þa c«ng tr×nh ®­êng hÇm, ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc ¸p dông cho hÇu hÕt c¸c d¹ng l­íi khèng chÕ. Víi l­íi tam gi¸c hoÆc GPS cã c¸c ph­¬ng ¸n ­íc tÝnh sau: 1. ¦íc tÝnh theo sai sè trung ph­¬ng vÞ trÝ ®iÓm cuèi chuçi 1) Chän Èn Gi¶ sö hÖ thèng c¬ së tr¾c ®Þa cã (m) ®iÓm cÇn x¸c ®Þnh tøc cã (2m) Èn sè, cã (n) trÞ ®o (®aÞ l­îng ®o): 2) X¸c ®Þnh träng sè cho c¸c trÞ ®o Träng sè cña c¸c trÞ ®o ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 2 2 i i m CP  (1.22) Trong ®ã mi lµ sai sè trung ph­¬ng cña trÞ ®o thø i: C lµ h»ng sè tù chän. 3) LËp ph­¬ng tr×nh sè hiÖu chØnh Ph­¬ng tr×nh cã d¹ng tuyÕn tÝnh Vi= ai1x1+ ai2x2+ ai3x3+…+ aikxk+ li (1.23) B»ng phÐp tÝnh ma trËn ta cã thÓ biÓu diÔn tÊt c¶ c¸c ph­¬ng tr×nh sè hiÖu chØnh d­íi d¹ng: V=A.X+L (1.24) Trong ®ã: A lµ ma trËn hÖ sè, V lµ vÐc t¬ sè hiÖu chØnh, L lµ vÐc t¬ sè h¹ng tù do, X lµ vÐc t¬ Èn sè. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4817                                     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) LËp hÖ ph­¬ng tr×nh chuÈn Tõ c¸c ph­¬ng tr×nh sè hiÖu chØnh vµ ma trËn träng sè P ta lËp ®­îc hÖ ph­¬ng tr×nh chuÈn: ATPAX + ATPL =0 (1.25) RX + B =0 X =-R-1B=-Q-1B Q = R-1 Víi R=ATPA, B=ATPA 5) §¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c iii XXx Qm  , iii YYY Qm  (1.26) YYXXp QQm   (1.27) + Sai sè trung ph­¬ng mét yÕu tè bÊt kú ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: F F p m 1  (1.28) Trong ®ã fQf p T F 1 víi f lµ vector hÖ sè hµm träng sè cÇn ®¸nh gi¸;  lµ sai sè trung ph­¬ng träng sè ®¬n vÞ. + Sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang ®iÓm cuèi chuçi ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: C C X X p m 1  (1.29) §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4818 C C X X Q p 1 Lµ mét phÇn tö trªn ®­êng chÐo chÝnh cña ma trËn nghÞch ®¶o hÖ sè hÖ ph­¬ng tr×nh chuÈn. 2. ¦íc tÝnh theo sai sè trung ph­¬ng ®iÓm ®µo th«ng hÇm Cã thÓ coi sai sè h­íng ngang t¹i ®iÓm ®µo th«ng hÇm lµ hiÖu tung ®é cña ®iÓm ®µo th«ng hÇm tõ hai h­ãng. Sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang ®iÓm ®µo th«ng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: q q p m 1  (1.30) Víi  lµ sai sè trung ph­¬ng träng sè ®¬n vÞ: qp 1 Lµ träng sè ®¶o ®é lÖch h­íng ngang (hµm) cña ®iÓm dµo th«ng p Ph­¬ng ph¸p nµy øng dông thÝch hîp cho l­íi tam gi¸c ®o gãc l­íi ®o gãc c¹nh, ®­êng chuyÒn vµ l­íi hçn hîp. Cã thÓ bæ sung mét sè ch­¬ng tr×nh con vµo ch­¬ng tr×nh b×nh sai gi¸n tiÕp th«ng th­êng ®Ó tÝnh ¶nh h­ëng cña l­íi khèng chÕ m¨t ®Êt ®èi víi ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm. Tõ ®ã cã thÓ tÝnh “gi¸ trÞ ¶nh h­ëng” cña c¸c ph­¬ng ¸n kh¸c nhau khi thµnh lËp l­íi. Khi b×nh sai gi¸n tiÕp cßn cã ph­¬ng ph¸p gi¶n tiÖn h¬n ®ã lµ ph­¬ng ph¸p “ellipse sai sè ®iÓm kh«ng”. Nh­ h×nh (1.4) tõ hai ®iÓm khèng chÕ ë hai cöa hÇm , th«ng qua gãc j , c vµ kho¶ng c¸ch Sjp, Scp tÝnh ®­îc täa ®é diÓm ®µo th«ng PA vµ Pc. Do ¶nh h­ëng cña sai sè ®o l­íi khèng chÕ trªn mÆt ®Êt nªn hai ®iÓm nµy kh«ng trïng nhau. NÕu lÊy j , c , Sjp vµ Scp lµ c¸c trÞ ®o kh«ng cã sai sè tøc trong sè v« cung lín, vµ b×nh sai cïng víi l­íi khèng chÕ trªn mÆt ®Êt sÏ vÏ ®­îc ellipse sai sè t­¬ng hç vÞ trÝ ®iÓm PA PC, V× hai ®iÓm nµy cÇn ph¶i trïng nhau, kho¶ng c¸ch gi÷a chóng ph¶i b»ng kh«ng. Do ®ã gäi lµ ellipse sai sè ®iÓm ‘kh«ng’. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4819 H×nh 1.4 Ph­¬ng ph¸p ellipse sai sè ®iÓm kh«ng C¸c th«ng sè ellipse sai sè vÞ trÝ ®iÓm. B¸n trôc lín b¸n trôc nhá ®­îc tÝnh: E2 = 2 2 (Qxx+Qyy +K ) (1.31) F2 =  KQQ YYXX 2 2 (1.32) K= 22 4)( xyYYXX QQQ  (1.33) Víi Qxx, Qyy, Qyy lµ hÖ sè träng sè cña c¸c Èn sè trªn ma trËn träng sè ®¶o. Gãc ®Þnh h­íng YYXX XY QQ Q tg  22 0 Khi 02tg cïng dÊu víi QXY th× 0 lµ gãc ®Þnh h­íng b¸n trôc lín cña ellipse. Khi 02tg tr¸i dÊu víi QXY th× 0 lµ gãc ®Þnh h­íng cña b¸n trôc nhá cña ellipse. + Ellipse sai sè t­¬ng hç vÞ trÝ ®iÓm: E2 =  KQQ   ,,22 (1.34) F2 =  KQQ   ,,22 (1.35) X J C 642 A PC PA yC §Þnh h­íng vµo cöa C 753 1 §Þnh h­íng vµo cöa A §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4820 K= 22 4)( YXYYXX QQQ   (1.36) Gãc ®Þnh h­íng: YYXX YX QQ Q tg    22 0 (1.37) Trong ®ã: kkkiii XXXXXXXX QQQQ  2 (1.38) kkkiii YYYYYYYY QQQQ  2 (1.39) kkikkiii YXYXYXYXYX QQQQQ  (1.40) H×nh chiÕu cña ellipse sai sè trªn mÆt ®µo th«ng hÇm chÝnh lµ “gi¸ trÞ ¶nh h­ëng”, tÝnh theo c«ng thøc:  22222 sincos FEmq  (1.41) Trong ®ã:  lµ gãc ph­¬ng vÞ cña truc X khi lÊy b¸n trôc lín cña ellipse lµm h­íng khëi ®Çu, 00360   ; E, F, 0 lµ c¸c yÕu tè cña ellipse sai sè t­¬ng hç vÞ trÝ ®iÓm “kh«ng”. 1.4 ¦íC TÝNH §é CHÝNH X¸C §O §¦êNG CHUYÒN TRONG HÇM §­êng chuyÒn trong hÇm ph¶i ®­îc thµnh lËp víi ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt vµ cïng chung hÖ täa ®é thèng nhÊt víi khèng chÕ trªn mÆt ®Êt ®Ó chØ h­íng ®µo hÇm, bè trÝ trôc tim hÇm , b¶o ®¶m th«ng hÇm ®èi h­íng víi ®é chÝnh x¸c quy ®Þnh. ¦íc tÝnh ®é chÝnh x¸c l­íi khèng chÕ trong hÇm chÝnh lµ thiÕt kÕ ®é chÝnh x¸c ®o ®­êng chuyÒn trong tõng ®o¹n hÇm ®µo ®èi h­íng. Cã thÓ lÊy ®é chÝnh x¸c cao nhÊt lµm chØ tiªu ®é chÝnh x¸c ®o ®­êng chuyÒn trong tÊt c¶ c¸c ®o¹n hÇm. 1.4.1 §èi víi ®o¹n hÇm th¼ng hoÆc cong cã b¸n kÝnh rÊt lín §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4821 §­êng chuyÒn trong hÇm cã thÓ coi lµ ®­êng chuyÒn duçi th¼ng. NÕu chiÒu dµi c¸c c¹nh ®­êng chuyÒn xÊp xØ b»ng nhau th× sai sè trung ph­¬ng vÞ trÝ ®iÓm cuèi ®­êng chuyÒn nh¸nh trong hÇm ®­îc thÝnh theo c«ng thøc: 3 5,122 2 2 22  nsnmnmM s   (1.42) Trong ®ã : n lµ sè c¹nh cña ®­êng chuyÒn nh¸nh; m , ms lµ sai sè trung ph­¬ng ®o gãc vµ sai sè trung ph­¬ng ®o c¹nh ®­êng chuyÒn. VÕ ph¶i lµ cña c«ng thøc (1.33) lµ b×nh ph­¬ng sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang cña ®iÓm cuèi ®­êng chuyÒn. theo nguyªn t¾c ¶nh h­ëng b»ng nhau ®èi víi h­íng ngang vµ h­íng däc, ®èi víi sai sè ®o gãc vµ ®o c¹nh ta cã gia trÞ thiÕt kÕ sai sè trung ph­¬ng ®o gãc vµ sai sè trung ph­¬ng ®o c¹nh: 5,1 3. " "  nnS K m   (1.43) n K m s  (1.44) trong ®ã K lµ sai sè trung ph­¬ng h­íng nganng cho phÐp cña ®­êng chuyÒn nh¸nh trong hÇm ®­îc ­íc tÝnh tïy thuéc vµo tõng tr­êng hîp ®µo hÇm. Sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang cho phÐp cña ®­êng chuyÒn nh¸nh trong ®o¹n hÇm th¼ng d­îc tÝnh: K = 0,58Mq nÕu ®o¹n hÇm ®­îc ®Þnh h­íng qua hai cöa hÇm K = 0,5Mq nÕu ®o¹n hÇm ®­îc ®Þnh h­íng qua mét cöa hÇm vµ mét giÕng ®øng K = 0,45Mq nÕu ®o¹n hÇm ®­îc ®Þnh h­íng qua hai giÕng ®øng Mq lµsai sè trung ph­¬ng h­íng ngang cho phÐp ®µo th«ng hÇm lÊy tõ b¶ng 1.1. 1.4.2 §èi víi ®o¹n hÇm cã b¸n kÝnh nhá §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4822 ®­êng chuyÒn trong hÇm kh«ng thÓ ®­îc xem lµ ®­êng chuyÒn duçi th¼ng nh­ng c¸c c¹nh vÉn ®ùoc ®o víi ®é chÝnh x¸c nh­ nhau th× sai sè trung ph­¬ng ®iÓm cuèi ®­êng chuyÒn nh¸nh trong hÇm ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:  2 ,12 2 22 ins D m nmM    (1.45) Trong ®ã Dn+1,i lµ kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm cuèi ®Õn ®iÓm i cña ®­êng chuyÒn. Theo nguyªn t¾c ¶nh h­ëng b»ng nhau ®èi víi sai sè h­íng ngang vµ sai sè h­íng däc, ®èi víi sai sè ®o gã vµ sai sè ®o c¹nh ta cã gi¸ trÞ thiÕt kÕ sai sè trung ph­¬ng ®o gãc vµ sai sè trung ph­¬ng ®o c¹nh lµ:  2 ,1 " " inD K m    (1.46) n K m s  (1.47) víi K lÊy gi¸ trÞ sai sè h­íng ngang cña ®­êng chuyÒn nh¸nh ¸p dông ®èi víi hÇm cong, c«ng thøc (1.13), (1.14), (1.15). CH¦¥NG 2 Mét sè biÖn ph¸p n©ng cao ®é chÝnh x¸c Khèng chÕ tr¾c ®Þa mÆt b»ng trong hÇm 2.1 ®Æc ®iÓm cña khèng chÕ tr¾c ®Þa trong hÇm Khèng chÕ tr¾c ®Þa trong hÇm gåm khèng chÕ mÆt b»ng vµ khèng chÕ ®é cao. Khèng chÕ mÆt b»ng trong hÇm th­êng ®­îc thµnh lËp d­íi d¹ng ®­êng chuyÒn. §­êng chuyÒn trong hÇm trong hÇm ph¶i ®­îc thµnh lËp víi ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt vµ cïng chung hÖ täa ®é thèng nhÊt víi khèng chÕ trªn mÆt ®Êt ®Ó chØ h­íng ®µo hÇm, bè trÝ trôc tim hÇm, b¶o ®¶m th«ng hÇm ®èi h­íng víi ®é chÝnh x¸c quy ®Þnh. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4823 §iÓm vµ ph­¬ng vÞ khëi ®Çu cña ®­êng chuyÒn trong hÇm lµ ®iÓm vµ ph­¬ng vÞ cña l­íi khèng chÕ mÆt ®Êt ë cöa hÇm hoÆc ®­îc chuyÒn tõ trªn mÆt ®Êt xuèng hÇm qua giÕng ®øng, giÕng nghiªng … ®­êng chuyÒn trong hÇm cã nh÷ng ®Æc ®Æc ®iÓm: + H×nh d¹ng cña ®­êng chuyÒn phô thuéc vµo h×nh d¹ng cña ®­êng hÇm. + §­êng chuyÒn trong hÇm lµ ®­êng chuyÒn nh¸nh ®­îc ph¸t triÓn theo tiÕn ®é ®µo hÇm. V× vËy kh«ng thÓ ®o ®­êng chuyÒn liÒn mét lóc mµ ph¶i ®o ë hai ®iÓm cuèi kÒ nhau trong qu¸ tr×nh ph¸t triÓn, muèn kiÓm tra ph¶i ®o l¹i. + §­êng chuyÒn trong hÇm ®­îc thµnh lËp theo c¸ch ph©n cÊp tõ ®é chÝnh x¸c thÊp ®Õn ®é chÝnh x¸c cao. §­êng chuyÒn trong hÇm ph¶i tháa m·n hai yªu cÇu: VÞ trÝ ®iÓm ®­êng chuyÒn ph¶i ë gÇn g­¬ng hÇm ®Ó tiÖn chØ h­íng ®µo hÇm vµ bè trÝ g­¬ng hÇm. Do vËy c¹nh ®­êng chuyÒn ph¶i ng¾n th× míi ®¸p øng ®­îc nhu cÇu nµy. §Ó h¹n chÕ tÝch lòy sai sè h­íng ngang cña ®­êng chuyÒn ë mÆt ®µo th«ng th× cÇn thµnh lËp c¹nh ®­êng chuyÒn dµi, sè gãc ngoÆt ph¶i Ýt. §Ó tháa m·n hai yªu cÇu trªn th× ®­êng chuyÒn trong hÇm ®­îc thµnh lËp 2 cÊp. §­êng chuyÒn thi c«ng, cã c¹nh dµi kho¶ng 20-80m §­êng chuyÒn c¹nh dµi ,c¹nh dµi kho¶ng 80-600m §iÓm cña ®­êng chuyÒn cÊp cao lµ ®iÓm cña ®­êng chuyÒn cÊp thÊp bá qua mét sè ®iÓm trung gian nh­ h×nh 2.1 C H - A §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4824 H×nh 2.1 L­íi khèng chÕ tr¾c ®Þa trong hÇm + §é chÝnh x¸c cña ph­¬ng vÞ khëi ®Çu cña ®­êng chuyÒn trong hÇm cã khi cßn thÊp h¬n ®é chÝnh x¸c ®o gãc cña ®­êng chuyÒn. Sau khi ®µo th«ng hÇm, hai tuyÕn ®­êng nh¸nh t¹o thµnh ®­êng chuyÒn phï hîp. Khi b×nh sai ®­êng chuyÒn phï hîp nµy ph¶i xÐt tíi sai sè sè liÖu gèc. Tïy tõng tr­êng hîp cô thÓ mµ ®­êng chuyÒn trong hÇm cã nguyªn t¾c thµnh lËp thÝch hîp. + §­êng chuyÒn trong hÇm thµnh lËp däc theo trôc tim hÇm hoÆc lÖch tim hÇm mét kho¶ng thÝch hîp, cã c¸c c¹nh xÊp xØ b»ng nhau. C¸c ®iÓm ®­êng chuyÒn ®­îc chän ë n¬i an toµn, æn ®Þnh Ýt bÞ ¶nh h­ëng do thi c«ng, ®iÒu kiÖn nh×n th«ng tèt, tia ng¾m ph¶i c¸ch ch­íng ng¹i vËt trªn 0,2m. + §èi víi ®­êng hÇm dµi cã tiÕt diÖn lín cã thÓ thµnh lËp ®­êng chuyÒn khÐp kÝn hoÆc ®­êng chuyÒn chÝnh vµ ®­êng chuyÒn phô t¹o thµnh vßng khÐp kÝn. Trong tr­êng hîp cã ®­êng hÇm dÉn song song víi ®­êng chuyÒn chÝnh th× ®­êng chuyÒn ®¬n trong hÇm dÉn cïng víi ®­êng chuyÒn trong hÇm chÝnh t¹o thµnh vßng khÐp ®Ó cã ®iÒu kiÖn kiÓm tra. 2.2 c¸c ph­¬ng ph¸p thµnh lËp l­íi mÆt b»ng trong hÇm §­êng chuyÒn trong hÇm ®­îc thµnh lËp ®Ó trùc tiÕp chØ ®¹o ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng do vËy tïy vµo tõng tr­êng hîp cô thÓ, cã c¸c ph­¬ng ph¸p thµnh lËp kh¸c nhau: + Ph­¬ng ph¸p thµnh lËp ®­êng chuyÒn b»ng th­íc thÐp. Thµnh lËp ®­êng chuyÒn trong hÇm b»ng th­íc thÐp cã ®é chÝnh x¸c cao nh­ng qu¸ tr×nh thùc hiÖn l¹i phøc t¹p ¶nh h­ëng tíi qu¸ tr×nh thi c«ng hÇm. + Ph­¬ng ph¸p thµnh lËp ®­êng chuyÒn trong hÇm b»ng m¸y toµn ®¹c ®iÖn tö tuy kh«ng chÝnh x¸c b»ng thµnh lËp ®­êng chuyÒn b»ng th­íc thÐp nh­ng rÊt tiÖn lîi Ýt c¶n trë qu¸ tr×nh ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4825 2.3 c¸c ph­¬ng ph¸p n©ng cao ®é chÝnh x¸c l­íi kh«ng chÕ mÆt b»ng trong hÇm 2.3.1 N©ng cao ®é chÝnh x¸c ®o ®¹c §­êng chuyÒn trong hÇm ®­îc thµnh lËp ®Ó chØ h­íng ®µo hÇm , bè trÝ tim hÇm, b¶o ®¶m th«ng hÇm ®èi h­íng víi ®é chÝnh x¸c quy ®Þnh. Do vËy cÇn thiÕt kÕ ®é chÝnh x¸c ®o ®­êng chuyÒn trong hÇm trong tõng ®o¹n hÇm ®èi h­íng vµ cã thÓ lÊy ®é chÝnh x¸c cao nhÊt lµm chØ tiªu ®é chÝnh x¸c ®o ®­êng chuyÒn trong tÊt c¶ c¸c ®o¹n ®­êng hÇm. §èi víi hÇm th¼ng hoÆc hÇm cong cã b¸n kÝnh lín th× sai sè trung ph­¬ng vÞ trÝ ®iÓm cuèi ®­êng chuyÒn nh¸nh trong hÇm ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: 3 5,122 2 2 22  nsnmnmM s   (2.1) Tõ ®ã gi¸ trÞ thiÕt kÕ cña sai sè trung ph­¬ng ®o gãc vµ sai sè trung ph­¬ng ®o c¹nh nh­ c«ng thøc 1.43, 1.44 trong ch­¬ng1. Víi ®­êng hÇm cã b¸n kÝnh nhá th× sai sè trung ph­¬ng ®iÓm cuèi ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:  2 ,12 2 22 ins D m nmM    (2.2) C«ng thøc tÝnh sai sè trung ph­¬ng ®o gãc vµ ®o c¹nh ®­îc tÝnh theo c«ng thøc 1.46, 1.47 trong ch­¬ng1. Ta thÊy sai sè trung ph­¬ng ®o gãc vµ sai sè trung ph­¬ng ®o c¹nh ¶nh h­ëng trùc tiÕp vµ gi¸n tiÕp ®Õn sai sè trung ph­¬ng ®iÓm cuèi cña ®­êng chuyÒn nh¸nh v× vËy cµng n©ng cao ®é chÝnh x¸c ®o gãc vµ ®o c¹nh th× cµng ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c th«ng hÇm ®èi h­íng. Do vËy ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c th«ng hÇm ®èi h­íng theo quy ®Þnh th× cÇn lùa chon m¸y mãc cã gi¸ trÞ sai sè trung ph­¬ng ®o gãc vµ ®o c¹nh cã ®é chÝnh x¸c nhá h¬n hoÆc b»ng gi¸ trÞ thiÕt kÕ. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4826 Qóa tr×nh ®o ®¹c ®­êng chuyÒn trong hÇm cßn chÞu ¶nh h­ëng cña sai sè ®Þnh t©m m¸y vµ sai sè ®Þnh t©m tiªu .. §Ó gi¶m bít sai sè ®Þnh t©m m¸y vµ ®Þnh t©m tiªu th× nªn dïng mèc ®Þnh t©m b¾t buéc. 2.3.2 ThiÕt kÕ mét sè d¹ng l­íi mÆt b»ng trong hÇm Tïy thuéc vµo thiÕt kÕ cña ®­êng hÇm mµ ®­êng chuyÒn trong hÇm cã thÓ ®­îc lËp mét c¸ch kh¸c nhau.ViÖc ­íc tÝnh ®­êng chuyÒn trong hÇm ®­îc thùc hiÖn nh­ phÇn 1.4 cña ch­¬ng 1. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, c«ng nghÖ ®o ®¹c ph¸t triÓn rÊt m¹nh víi sù ra ®êi cña nhiÒu lo¹i m¸y toµn ®¹c ®iÖn tö cña nhiÒu h·ng kh¸c nhau trªn thÕ giíi. Cã thÓ thµnh lËp l­íi khèng chÕ mÆt b»ng trong hÇm. Tuy nhiªn ®å h×nh cña l­íi kh«ng ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu cña quy ph¹m nh­ l­íi khèng chÕ trªn mÆt ®Êt, t¸c dông chñ yÕu lµ t¨ng c­êng ®iÒu kiÖn kiÓm tra ®èi víi khèng chÕ tr¾c ®Þa trong hÇm. D­íi ®©ylµ mét sè d¹ng l­íi khèng chÕ mÆt b»ng trong hÇm: Tõ ®iÓm khèng chÕ tr¾c ®Þa trªn mÆt ®Êt ë cöa hÇm , thiÕt kÕ ®­êng chuyÒn trong hÇm cã d¹ng lµ ®­êng chuyÒn nh¸nh ®¬n theo tiÕn ®é ®µo hÇm (h×nh 2.2). C H -A H×nh 2.2 §­êng chuyÒn nh¸nh ®¬n Tõ ®iÓm khèng chÕ A ë cöa hÇm, thiÕt kÕ ®­êng chuyÒn cã d¹ng lµ ®­êng chuyÒn nh¸nh kÐp däc theo hai thµnh ®­êng hÇm (h×nh 2.3). C H - A H×nh 2.3 ®­êng chuyÒn nh¸nh kÐp §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4827 H×nh 2.4 lµ m« h×nh l­íi ®­êng chuyÒn trong hÇm ®­îc thiÕt kÕ cã d¹ng lµ ®­êng chuyÒn t¹o thµnh vßng khÐp kÝn. ThuËn tiÖn cho viÖc kiÓm tra ®é chÝnh x¸c vÒ gãc. C H - A H×nh 2.4 §­êng chuyÒn t¹o thµnh vßng khÐp Khi ®­êng hÇm cã hÇm phô ®­îc ®µo song song víi hÇm chÝnh vµ th«ng víi hÇm chÝnh th× l­íi ®­êng chuyÒn trong hÇm ®­îc thiÕt kÕ cã d¹ng khÐp nh­ (h×nh 2.5) ®­êng chuyÒn nh¸nh hÇm chÝnh th«ng víi hÇm phô. C H - A H×nh 2.5 §­êng chuyÒn nh¸nh hÇm chÝnh th«ng víi hÇm phô 2.4 ThiÕt kÕ ®­êng chuyÒn trong hÇm cã ®o thªm ph­¬ng vÞ c¹nh b»ng m¸y con quay Dïng m¸y con quay kh«ng nh÷ng cã thÓ x¸c ®Þnh ph­¬ng vÞ khëi ®Çu mµ cßn cã thÓ ®o ph­¬ng vÞ mét sè c¹nh ®­êng chuyÒn trong hÇm ®Ó h¹n chÕ tÝch lòy sai sè ®o gãc, n©ng cao ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm. 1. Giíi thiÖu tãm t¾t vÒ m¸y con quay a. Con quay Con quay lµ mét vËt r¾n ®èi xøng trßn xoay cã thÓ quay xung quanh trôc ®ãi xøng cña nã. Con quay th­êng ®­îc chÕ t¹o d­íi d¹ng mét c¸i v« l¨ng (vµnh quay) vµ phÇn lín khèi l­îng cña nã tËp trung ë ®©y. con quay cã thÓ quay víi vËn tèc cao xung quanh trôc ®èi xøng cña nã, cì 18000 ®Õn 24000 vßng/phót. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4828 Con quay cã hai tÝnh chÊt c¬ b¶n: + TÝnh chÊt trôc cè ®Þnh: Trôc con quay lu«n gi÷ mét ph­¬ng kh«ng ®æi trong kh«ng gian chõng nµo ch­a cã ngo¹i lùc t¸c dông len nã. + TÝnh chÊt tuÕ ®éng: Khi cã mo men ngo¹i lùc t¸c ®«ng lªn con quay, trôc quay cña con quay cã hiÖn t­îng tuÕ ®éng (chuyÓn ®éng tuÕ sai). Tù quay cña tr¸i ®Êt cã ¶nh h­ëng tíi chuyÓn ®éng cña con quay. Nh­ng khi con quay quay víi vËn tèc lín ,d­íi t¸c dông cña m« men trong lùc, trôc quay cña con quay tuÕ ®éng vÒ h­íng cña m« men träng lùc, tøc trôc quay cña con quay cña con quay tuÕ ®éng h­íng vÒ mÆt ph¨ng kinh tuyÕn. b. Sù ph¸t triÓn cña m¸y con quay N¨m 1852, nhµ vËt lý häc ng­êi ph¸p leon Foucault ®· ®Ò ra nguyªn lý chØ h­íng b¾c cña con quay, nh­ng do ®iÒu kiÖn kü thuËt cßn h¹n chÕ nªn ®Õn ®Çu thÕ kû 20 nguyªn lý Êy míi ®­îc øng dông lÇn ®Çu tiªn trong nghµnh hµng h¶i. Trong tr¾c ®Þa c«ng tr×nh, gi÷a thÕ kû 20 míi b¾t ®Çu thÝ nghiÖm nghiªn cøu øng dông nguyªn lý chØ h­íng b¾c cña con quay vµ cã thÓ chia lam 4 thêi kú: Vµo nh­ng n¨m 50, chñ yÕu sö dông lo¹i m¸y con quay næi trong dung dÞch, träng l­îng cña m¸y kho¶ng 250-640kg, thêi gian mét l©n ®Þnh h­íng tõ hai ®Õn bèn giê, ®é chÝnh x¸c mét lÇn ®Þnh h­íng lµ  1’   1’30”. V× m¸y qu¸ nÆng nªn Ýt ®­îc sö dông trong thùc tÕ. Nh÷ng n¨m 60 sö dông kÕt cÊu d©y treo kim lo¹i ®Ó treo hép con quay (bé ph©n nh¹y) nªn ®· gi¶m träng l­îng cña m¸y xuèng cßn 35-80kg, thêi gian mét lÇn ®Þnh h­íng giam xuèng cong 30-60 phót, ®é chÝnh x¸c mét lÇn ®Þnh h­íng lµ  10”   30”. C¸c lo¹i m¸y tiªu biÓu lµ: KT1, KT3, cña céng hßa liªn bang §øc; Gi-B1, Gi-B2 cña Hungari. Nh÷ng n¨m 70, ®Ó øng dông hiÖu qu¶ m¸y con quay trong tr¾c ®Þa c«ng tr×nh th× m¸y ph¶i cã thÓ tÝch nhá, träng l­îng nhÑ, thêi gian ®o g¾n, tiÖn vËn chuyÓn vµ sö dông cßn ®é chÝnh x¸c kh«ng nhÊt thiÕt phai cao n¾m nªn chÕ t¹o lo¹i con quay nhá l¾p trªn m¸y kinh vÜ. Loai m¸y nµy cã TK4 cña céng hßa §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4829 liªn bang §øc, GAK1 cña thþ sü, Gi-C11 cña Hungari, träng l­îng cña m¸y gi¶m cßn 14-30kg, thêi gian mét lÇn ®Þnh h­íng kho¶ng 17 ®Õn 40 phót, ®é chÝnh x¸c mét lÇn ®Þnh h­íng lµ  20”   40”. GÇn ®©y céng hßa liªn bang §øc ®· chÕ t¹o thµnh c«ng m¸ykinh vÜ con quay Gyromat ®o tù ®éng dùa trªn nguyªn lý tÝch ph©n vµ ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh ®iÖn tö, thêi gian ®o chØ cÇn 10 phót, ®é chÝnh x¸c mét lÇn ®Þnh h­íng ®¹t kho¶ng  2”   3”. H·ng MOM cña Hungari còng ®· chÕ t¹o ®­îc m¸y kinh vÜ con quay, møc ®é tù ®éng t­¬ng ®èi cao, ®é chÝnh x¸c mét lÇn ®Þnh h­íng kho¶ng  2”   3”. 2. Giíi thiÖu vÒ m¸ycon quay hiÖn ®¹i (GYROMAT) Tr­íc ®©y, m¸y kinh vÜ con quay bao gåm phÇn trªn lµ m¸y kinh vÜ, phÇn d­íi lµ m¸y x¸c ®Þnh ph­¬ng vÞ b»ng m¸y con quay. M¸y Gyromat 2000, Gyromat 3000 ®­îc cÊu t¹o víi phÇn trªn lµ m¸y toµn ®¹c ®iÖn tö chÝnh x¸c, phÇn d­íi lµ m¸y con quay vµ cµng ngµy c¹ng hiÖn ®¹i vµ cã nhiÒu chøc n¨ng h¬n (h×nh 2.7, 2.8) H×nh 2.7 Gyromat 2000 §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4830 H×nh 2.8 Gyromat 3000 a. M¸y con quay Gyromat 3000 Trong tr¾c ®Þa c«ng tr×nh hÇm, ®é chÝnh x¸c cña gãc ph­¬ng vÞ chuyÒn tõ mÆt ®Êt xuèng hÇm cã ý nghÜa rÊt quan träng v× nã ¶nh h­ëng trùc tiÕp ®Õn ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng. Trªn thÕ giíi ng­êi ta rÊt quan t©m ®Õn vÊn ®Ò nµy, vµ ®Ó ®¸p øng nhu cÇu trªn, DMT cña céng hßa liªn bang §øc ®· cho ra ®êi dßng m¸y Gyromat 3000 dùa trªn c¬ së m¸y Gyromat 2000 nh­ng hiÖn ®¹i h¬n vµ cho ®é chÝnh x¸c cao h¬n. §Æc ®iÓm næi bËt nhÊt cña dßng m¸y nµy lµ con quay håi chuyÓn cã kh¶ n¨ng ®o ®¹c hoµn toµn tù ®éng víi ®é chÝnh x¸c cao. ThiÕt bÞ ®iÖn tö míi nhÊt, dung l­îng bé nhí lín, c«ng nghÖ kÕt nèi kh«ng gi©y gi÷a c¸c thiÕt bÞ cña m¸y; mµn h×nh hiÓn thÞ réng nªn rÔ sö dông, tiÕt kiÖm thêi gian, ®o ®¹c nhanh, chÝnh x¸c vµ kinh tÕ h¬n tr­íc ®©y. M¸y Gyromat 3000 cã thÓ ®o h­íng mét c¸ch chÝnh x¸c ë bÊt kú khu vùc nµo cña tr¸i ®Êt. §iÒu ®ã thùc hiÖn nhê vµo con quay håi chuyÓn quay rÊt nhanh, treo bªn trong thiÕt bÞ. Trôc cña nã dao ®éng quanh h­íng b¾c ®Þa lý do kÕt qu¶ cña sù t­¬ng t¸c cña con quay håi chuyÓn, lùc hót vµ sù quay cña tr¸i ®Êt. Theo c¸ch ®ã, mét hÖ thèng quÐt quang- ®iÖn ®Æc biÖt x¸c ®Þnh hoµn toµn §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4831 tù ®éng h­íng b¾c thùc víi ®é chÝnh x¸c cùc cao . §iÒu quan träng lµ m¸y lµm viÖc nhanh, chØ mÊt 10 phót ®Ó hoµn tÊt mét phÐp ®o theo mét h­íng víi ®é chÝnh x¸c 1/1000 gon hoÆc 10 ®Õn 15 mm trªn c¹nh dµi 1km (kho¶ng 2” ®Õn 3” ). Ngoµi ra Gyromat 3000 cßn cã thÓ t¨ng tèc ®é sö lý b»ng c¸ch cung cÊp mét gãc ph­¬ng vÞ tham chiÕu ®éc lËp mµ kh«ng cÇn ®Õn GPS hoÆc quan s¸t thiªn v¨n. b. c¸c ®Æc ®iÓm næi bËt cña m¸y Gyromat 3000 Pin hîp nhÊt ®o ®­îc 25 ®Õn 50 ca ®o, tr¹m n¹p ®iÖn ®iÒu khiÓn vi sö lý, th«ng minh víi sù duy tr× pin, kh«ng ho¹t ®éng khi ®Ó m¸y nghi l©u vµ tÝnh n¨ng tiÕp tôc c¸c ca ®o. 3 m· giao diÖn (RS 232) ®­îc nèi víi PC, m¸y toµn ®¹c ®iÖn tö hoÆc c¸c thiÕt bÞ kh¸c. §iÒu khiÓn tõ xa kh«ng d©y vµ truyÒn d÷ liÖu qua cæng hång ngo¹i (Bluetooth). Hai mµn h×nh t¹o thµnh mét gãc 1800 cã thÓ hiÓn thÞ ®­îc nhiÒu dßng kÕt qu¶ vµ bµn phÝm ngoµi. §o ®¹c hoµn toµn tù ®éng kh«ng cÇn ®Þnh h­íng tr­íc, ho¹t ®éng t­¬ng t¸c víi c¸c thiÕt bÞ kh¸c, menu ®iÒu khiÓn t­¬ng t¸c víi qu¸ tr×nh ho¹t ®éng. Chøc n¨ng kÕt hîp kiÓm tra víi c¸c tiÖn Ých trî gióp, ®Þnh d¹ng c¸c th«ng sè cho thiÕt bÞ. Tù ®éng cung cÊp h­íng b¾c thùc. Trong l­îng cña m¸y Gyromat 3000 lµ 11,5kg. NhiÖt ®é ho¹t ®éng trong kho¶ng -200C ®Õn +500C. 3. ThiÕt kÕ ®­êng chuyÒn trong hÇm cã ®o thªm ph­¬ng vÞ b»ng m¸y con quay Khi dïng m¸y con quay x¸c ®Þnh ph­¬ng vÞ cña mét sè c¹nh ®­êng chuyÒn trong hÇm ®Ó h¹n chÕ tÝch lòy sai sè ®o gãc, n©ng cao ®é chÝnh x¸c h­íng §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4832 ngang ®µo th«ng hÇm N n . s k . s s1 1 1 2 k i n - 1 n H×nh 2.9 §o ph­¬ng vÞ con quay mét sè c¹nh ®­êng chuyÒn §­êng chuyÒn trong hÇm h×nh 2.9 gåm n c¹nh, chiÒu dµi c¹nh trung b×nh lµ s . Trong tr­êng hîp kh«ng ®o thªm ph­¬ng vÞ b»ng m¸y con quay th× sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang cña ®iÓm cuèi ®­êng chuyÒn nh¸nh ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: 6 )2)(1().( 2 2 2 2 2 2 2  nnnsmsnmmq   (2.1) Trong ®ã: m lµ sai sè trung ph­¬ng cña ph­¬ng vÞ c¹nh khëi ®Çu ®­êng chuyÒn ; m lµ sai sè trung ph­¬ng ®o gãc ®­êng chuyÒn Trong tr­êng hîp ®o thªm i gãc ph­¬ng vÞ con quay vµ ph©n bè ®Òu trªn ®­êng chuyÒn th× sÏ t¹o gia i ®­êng chuyÒn phï hîp ph­¬ng vÞ. Sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang cña ®iÓm cuèi ®­êng chuyÒn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:     4 )21( 6 )12)(1( . 2 222 2 2 2    kkkkkkis m mq 6 )1)(2)(1)(()( 2 2 2 22 2 2  iknikniknsmiknsm i   (2.2) Trong ®ã   m m ; k lµ sè l­îng c¹nh trong mçi tuyÕn ®­êng chuyÒn phï hîp. §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4833 Tõ (2.2) t×m trÞ cùc tiÓu cña m2q theo k (tøc mq2=min), tÝnh tØ sè k vµ n, ®Ó t×m ®­îc trÞ tèi ­u ®Î ®o ph­¬ng vÞ con quay. Víi c¸c ph­¬ng ¸n thµnh lËp ®­êng chuyÒn kh¸c nhau vÒ tæng chiÒu dµi c¹nh trung b×nh, sè l­îng c¹nh cã thÓ tÝnh to¸n vµ so s¸nh hiÖu qu¶ ®é chÝnh x¸c cña ®­êng chuyÒn cã ®o thªm mét, hai vµ nhiÒu ph­¬ng vÞ con quay .KÕt qu¶ cho thÊy : Trong tr­êng hîp  mm  tøc 1 nÕu ®o thªm 1 hoÆc hai ph­¬ng vÞ con quay th× møc ®é t¨ng ®é chÝnh x¸c h­íng ngang t­¬ng ®èi lín. Lóc ®o thªm 1 ph­¬ng vÞ con quay th× vÞ trÝ con quay ë 2/3 chiÒu dµi ®­êng chuyÒn lµ tèt nhÊt. Lóc ®o thªm 2 ph­¬ng vÞ con quay trë lªn th× ph©n bè ®Òu trªn toµn bé chiÒu dµi cña ®­êng chuyÒn lµ tèt nhÊt. Trong tr­êng hîp 4 , t¸c dông cña viÖc ®o thªm ph­¬ng vÞ con quay ®Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c h­íng ngang cña ®iÓm cuèi ®­êng chuyÒn lµ rÊt nhá. 2.5 n©ng cao ®é chÝnh x¸c chiÕu ®iÓm xuèng hÇm Trong x©y dùng ®­êng hÇm ,®Ó t¨ng diªn tÝch ®µo hÇm vµ c¶i thiÖn ®iÒu kiÖn thi c«ng ®µo hÇm , ng­êi ta th­êng dïng biÖn ph¸p ®µo hÇm b»ng, giÕng nghiªng, giÕng ®øng vµ ®«i khi cßn cã c¶ lç khoan. Lóc ®ã ®Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng víi ®é chÝnh x¸c quy ®Þnh, cÇn ph¶ichuyÒn täa ®é ph­¬ng vÞ vµ ®é cao cña l­íi khèng chÕ trªn mÆt ®Êt xuèng hÇm qua giÕng ®øng ®Ó lµm sè liÖu khëi tÝnh cho l­íi khèng chÕ trong hÇm. c«ng viÖc ®ã gäi lµ ®o liªn hÖ qua giÕng ®øng. Trong ®ã viÖc chuyÒn täa ®é vµ ph­¬ng vÞ qua giÕng ®øng gäi lµ ®Þnh h­íng qua giÕng ®øng. Sai sè chuyÒn täa ®é tõ mÆt ®Êt xuèng hÇm lµm cho ®iÓm ®­êng chuyÒn trong hÇm bÞ dÞch chuyÓn mét l­îng nh­ nhau vµ ¶nh h­ëng cña nã ®èi víi ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm lµ mét h»ng sè (h×nh 2.10). §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4834 Cã thÓ chuyÒn täa ®é xuèng hÇm qua giÕng ®øng b»ng 2 ph­¬ng ph¸p ph­¬ng ph¸p dïng d©y däi hay ph­¬ng ph¸p dïng m¸y chiÕu. 0 2 o1 mx my xm A C D E E'D' C'A' B B ' H×nh 2.10 ¶nh h­ëng cña sai sè chuyÒn täa ®é 2.4.1 ChiÕu ®iÓm b»ng d©y däi ChiÕu ®iÓm b»ng d©y däi trong giÕng ®øng th­êng dïng qu¶ däi ®¬n, träng æn ®Þnh. Träng l­îng cña qu¶ däi vµ tiÕt diÖn cña d©y däi tïy thuéc vµo ®é s©u cña giÕng vµ ®é bÒn cña d©y thÐp. §Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña chiÕu ®iÓm cÇn ph¶i quan tr¾c dao ®éng cña d©y däi nh»m x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®øng yªn cña nã. 2.4.2 Ph­¬ng ph¸p chuyÒn täa ®é tõ mÆt ®Êt xuèng hÇm b»ng m¸y chiÕu 1. Giíi thiÖu vÒ m¸y chiÕu ®øng PXL, ZL vµ NL M¸y chiÕu ®øng quang häc PZL vµ ZL (gäi lµ m¸y chiÕu ®øng ng­îc) m¸y chiÕu ®øng quang häc NL (gäi lµ m¸y chiÕu ®øng xu«i) cã cÊu t¹o t­¬ng tù nh­ m¸y chiÕu ®øng ng­îc nh­ng cã h­íng ng¾m tõ trªn xuèng. 2. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña m¸y chiÕu M¸y chiÕu cã cÊu t¹o lµ m¸y quang häc cã bé tù c©n b»ng ®Ó tù ®éng ®ùa trôc èng kÝnh trïng ®­êng th¼ng ®øng. Ho¹t ®éng cña bé tù c©n b»ng cña m¸y chiÕu nh­ sau: §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4835 H×nh 2.11 Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña bé tù c©n b»ng GØa sö khi m¸y chiÕu bÞ nghiªng ®i mét gãc  (h×nh 2.11) khi m¸y chiÕu ®øng kh«ng cã c¬ cÊu tù c©n b»ng th× sè ®äc trªn l­íi chiÕu täa ®é sÏ sai lÖch so víi sè ®äc theo ®­êng th¼ng ®øng mét ®¹i l­îng lµ a. Khi m¸y chiÕu ®øng cã bé phËn tù c©n b»ng th× chïm tia s¸ng sÏ héi tô mét ®¹i l­îng lµ a, sè ®äc trªn l­íi chiÕu täa sÏ ®­a vÒ vÞ trÝ ®óng (tøc lµ t­¬ng øng víi sè ®äc theo ph­¬ng ng¾m th¼ng ®øng). Dùa trªn c¬ së nµy ®Ó chÕ t¹o bé tù c©n b»ng. Thùc chÊt bé tù c©n b»ng trong m¸y chiÕu ®øng quang häc PZL lµ mét n¨ng kÝnh vu«ng gãc (h×nh 2.11c). Khi n¨ng kÝnh chuyÓn dÞch theo ph­¬ng c¹nh huyÒn cña nã mét ®¹i l­îng b»ng 2 a dÉn tíi tia s¸ng chuyÒn qua n¨ng kÝnh sÏ dÞch chuyÓn so víi vÞ trÝ ban ®Çu mét ®¹i l­îng b»ng a. NÕu l¨ng kÝnh vu«ng gãc trªn hÖ thèng con l¾c cã chiÒu dµi 2 f th× khi m¸y nghiªng ®i mét gãc  . L¨ng kÝnh vu«ng gãc d­íi t¸c dông cña träng lùc sÏ dÞch chuyÓn theo h­íng c¹nh huyÒn mét l­îng: "2  fa  (2. 3 ) Lóc ®ã, tia s¸ng qua ph¶n x¹ trong l¨ng kÝnh sÏ di chuyÓn mét ®¹i l­îng b»ng a. Hay nãi c¸ch kh¸c, nhê cã bé tù c©n b»ng mµ ta vÉn nhËn ®­îc trªn l­íi chiÕu täa ®é t­¬ng øng víi tia ng¾m th¼ng ®øng. a a a 2 a §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4836 §Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c ®o ®¹c th×, tr­íc khi sö dông m¸y vµo c«ng t¸c chiÕu ®iÓm cÇn kiÓm tra c¸c ®iÒu kiÖn c¬ b¶n : + Trôc èng thñy dµi vu«ng gãc víi trôc quay cña m¸y. + Tia ng¾m quang häc cña m¸y ph¶i th¼ng ®øng. + Trôc ng¾m cña bé phËn ®Þnh t©m quang häc ph¶i trïng víi trôc quay cña m¸y. 3. ChuyÒn täa ®é tõ mÆt ®Êt xuèng hÇm b»ng m¸y chiÕu ®øng HiÖn nay chñ yÕu lµ m¸y chiÕu ®øng quang häc vµ m¸y chiÕu ®øng lazer, qua kh¶o s¸t th× m¸y chiÕu ®øng quang häc cho ®é chÝnh x¸c cao h¬n. a. Nguyªn lý chiÕu ®iÓm §Þnh t©m m¸y chiÕu trªn ®iÓm mèc ®· cã täa ®é. C©n b»ng m¸y ®Ó ®­a ®­êng ng¾m vÒ vÞ chÝ th¼ng ®øng. ë ®é cao cÇn chuyÒn täa ®é, ®Æt mét tÊm kÝnh hoÆc nhùa trong suèt kÎ l­íi « vu«ng (paletka) cã chia v¹ch ®Õn mmmm 11  , h×nh 2.12: Dùa vµo l­íi kÎ trªn paletka ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña t©m chiÕu theo trôc X vµ trôc Y. t©m chiÕu ®­îc x¸c ®Þnh nhiÒu lÇn, sau mçi lÇn chiÕu l¹i xoay ®Õ m¸y ®i 900, qu¸ tr×nh ®o ®¹c ®­îc thùc hiÖn theo chiÒu thuËn chiÒu ng­îc kim ®ång hå, mçi chiÒu ®Òu cã ®o khÐp vßng. vÞ trÝ ®iÓm ng­îc x¸c ®Þnh theo gi¸ trÞ Xi vµ Yi, trong ®ã: 2 1800 ' ii i XX X  ; 2 27090 ' ii i YY Y  (2.4) Khi chiÕu ®iÓm n lÇn th× ta cã gi¸ trÞ trung b×nh:   n X X itb '  ;   n Y Y itb '  (2.5) Sai sè trung ph­¬ng chiÕu ®iÓm ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:     1  n VVVV m YIYIXIxi (2.6) Víi Vxi =X’i –Xitb ; Vyi=Y’i-Ytbi §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4837 Khi sö dông m¸y chiÕu ®øng chiÕu ®iÓm tõ mÆt b»ng mãng lªn c¸c tÇng cao gäi lµ chiÕu thuËn cßn chiÕu tõmÆt ®Êt xuèng hÇm gäi lµ chiÕu ng­îc, quy tr×nh chiÕu ng­îc thùc hiÖn nh­ sau: X¸c ®Þnh mèc cÇn chuyÒn täa ®é trªn nÒn cña giÕng (®iÓm p) ë vÞ trÝ thuËn lîi, ®Þnh t©m m¸y chiÕu ®øng trªn mèc P, c©n b»ng m¸y. Trªn miÖng giÕng, thiÕt kÕ mét gi¸ ®ì tÊm paleka (h×nh 2.13) sao cho tÊm paletka cã thÓ dÞch chuyÓn ®­îc vµo ®­êng ng¾m cña m¸y chiÕu ®øng. §äc sè vµ tÝnh täa ®é t©m chiÕu P trªn tÊm paletka theo c«ng thøc (2.4), (2.5). §Ó täa ®é ®iÓm ®­êng chuyÒn trong hÇm n»m trong hÖ täa ®é cña khèng chÕ trªn mÆt ®Êt ph¶i x¸c ®Þnh täa ®é cña t©m chiÕu O tõ c¸c ®iÓm cña l­íi khèng chÕ trªn mÆt ®Êt gÇn miÖng giÕng b»ng ph­¬ng ph¸p täa ®é cùc, ph­¬ng giao héi…§ã còng lµ täa ®é t©m mèc P d­íi nÒn giÕng ®øng. GÝa ®ì TÊm paletka O P B H×nh 2.12 ChuyÒn täa ®é tõ mÆt ®Êt xuèng hÇm b»ng ph­¬ng ph¸p chiÕu chiÕu th¼ng ®øng. b. ¦íc tÝnh ®é chÝnh x¸c cña ph­¬ng ph¸p Th«ng sè kü thuËt cña nhµ s¶n suÊt th× sai sè trung ph­¬ng chiÕu ®iÓm cña m¸y chiÕu ®øng PZL hoÆc ZL lµ 1mm trªn ®é cao 100m. C¸c nguån sai sè khi chiÕu ®iÓm tõ mÆt ®Êt xuèng hÇm b»ng m¸y chiÕu ®øng quang häc: §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4838 Sai sè ®Þnh t©m m¸y m®t Sai sè ®­a ®­êng ng¾m vÒ vÞ trÝ th¼ng ®øng mc Sai sè ng¾m mn Sai sè ®äc trªn l­íi « vu«ng m® Sai sè do ¶nh h­ëng cña ngo¹i c¶nh mnc Sai sè trung ph­¬ng tæng hîp d¹ng tæng qu¸t lµ: 222222 ncdncdt mmmmmm  (2.7) Sai sè trung ph­¬ng x¸c ®Þnh theo chiÕu ®iÓm thùc nghiÖm lµ: m=(0,27+0,0141H) (2.8) trong ®ã 0,27(mm) lµ sai sè ®Þnh t©m m¸y chiÕu ®øng b»ng bé phËn ®Þnh t©m quang häc; H(m) lµ ®é cao chiÕu ®iÓm. Tõ c«ng thøc (2.8). Khi ®é cao chiÕu ®iÓm lµ 100m th× sai sè trung ph­¬ng lµ 1,68mm, kÕt qu¶ nµy s¸t víi thùc tÕ s¶n xuÊt §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4839 Ch­¬ng3 ThiÕt kÕ vµ ®o ®¹c l­íi thùc nghiÖm 3.1 Giíi thiÖu m« h×nh ®­êng hÇm M« h×nh ®­êng hÇm lµ mét ®­êng hÇm th¼ng dµi kho¶ng 2km kh«ng cã nèi ®µo phô cã hai cöa hÇm A vµ C, l­íi khèng chÕ trªn mÆt ®Êt gi¶ thiÕt ®­îc ®o b»ng c«ng nghÖ GPS n»m ë khu ®« thÞ míi mü ®×nh. L­íi cã ®å h×nh nh­ h×nh 3.1. H×nh 3.1 M« h×nh ®­êng hÇm thùc nghiÖm 3.2 ThiÕt kÕ l­íi mÆt b»ng trong hÇm 3.2.1 §é chÝnh x¸c cÇn thiÕt ®o ®­êng chuyÒn trong hÇm Víi m« h×nh ®­êng hÇm nh­ h×nh 3.1. th× ta chän hÖ trôc täa ®é cã ®iÓm gèc O trïng víi ®iÓm A, trôc Y trïng víi ®­êng nèi gi÷a hai cöa hÇm. Ký hiÖu c¸c nguån sai sè ¶nh h­ëng tíi ®é chÝnh x¸c h­íng ngang ®µo th«ng hÇm ®èi h­íng ®o¹n hÇm AC lµ m1, m4, m5, khi ®ã sai sè trung ph­¬ng h­íng ngang cho phÐp cña khèng chÕ trªn mÆt ®Êt Mqm®: 2 1 2 mM qmd  (3.1) 2 5 2 4 2 1 mmmM q  (3.2) ¸p dông nguyªn t¾c ¶nh h­ëng b»ng nhau cña c¸c nguån sai sè thµnh phÇn, do ®o¹n hÇm cã chiÒu dµi b»ng 2km nªn Mq=50mm (b¶ng 1.1), suy ra: mm M mmm q 29 3 50 3541  (3.3) Thay vµo c«ng thøc (3.1): Mqm®=29mm GØa thiÕt ®­êng chuyÒn trong hÇm cã c¸c c¹nh xÊp xØ b»ng nhau (S=340m). 2km CA▲ ▲ §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4840 Sè c¹nh ®­êng chuyÒn nh¸nh trong hÇm lµ: 3 340.2 1000.2 n Tõ c«ng thøc (1.42), (1.43), (1.44) tÝnh ®­îc  5,13 3 300000.3 206265.29 m  3 29 Sm §­êng chuyÒn trong hÇm cÇn ®­îc ®o víi sai sè trung ph­¬ng ®o gãc ≤vµ sai sè trung ph­¬ng ®o c¹nh ≤ 3.3.2 L­ãi khèng chÕ tr¾c ®Þa mÆt b»ng trong hÇm §­êng chuyÒn trong hÇm ®­îc thµnh lËp víi ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c th«ng hÇm ®èi h­íng theo quy ®Þnh. Víi m« h×nh ®­êng hÇm ®­îc thiÕt kÕ nh­ h×nh 3.1 th× cã thÓ thiÕt kÕ ®­êng chuyÒn trong hÇm cã d¹ng nh­ sau: + L­íi ®­êng chuyÒn nh¸nh ®¬n 3 T 21A X Y mÆt ®µo th«ng + §­êng chuyÒn nh¸nh kÐp mÆt ®µo th«ng 1' 2' 1 2A §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4841 §å ¸n Tèt NghiÖp Tr¾c ®Þa c«ng tr×nh Sinh Viªn : Vò V¨n Trung Líp Tr¾c : §Þa B K-4842