Thành lập mô hình lún nền móng công trình theo số liệu quan trắc lún
Tóm tắt: Bài báo có nội dung trình bày phương
pháp xây dựng mô hình lún nền móng công trình
trong không gian và mô hình lún theo thời gian cùng
với đề xuất sử dụng mô hình lún được thành lập để
nội suy giá trị độ lún đối với những mốc quan trắc
lún bị hỏng trong 1 chu kỳ quan trắc lún nào đó để
nhằm đảm bảo tại vị trí gắn mốc quan trắc lún đó có
độ lún tổng cộng tính từ khi bắt đầu quan trắc đến
khi dừng quan trắc
êng lớn nhất: -89º 27' 48'' 4. Sai số mô hình: 0.13 mm Đánh giá biến dạng móng công trình: Từ số liệu ở cột (6) của bảng 1 đối với các mốc có số thứ tự từ 1 đến 11, tính được m0 = 0.44 mm. Khi đó: 2 2 0.13F 0.090.44 ; Fgh = F α=0.05 (8,11)= 2.948 Trong trường hợp này ghF F , nên có thể coi sai số mô hình nằm trong giới hạn của sai số xác định độ lún, điều đó chứng tỏ móng công trình không bị biến dạng. Bảng 2 là kết quả so sánh độ lún đo thực tế với độ lún nội suy từ mô hình đối với các mốc quan trắc M5, M9 và M10. Bảng 2. Kết quả so sánh độ lún đo thực tế với độ lún nội suy từ mô hình STT Tên mốc quan trắc Tọa độ Độ lún (mm) X(m) Y(m) Đo thực tế Nội suy theo mô hình Độ lệch (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)=(5)-(6) 1 M5 -0.879 -3.690 -7.85 -7.94 0.09 2 M9 3.998 3.619 -8.09 -7.90 -0.19 3 M10 0.258 6.583 -7.41 -7.88 0.47 Từ bảng 2 có thể nhận thấy rằng độ lệch giữa độ lún đo thực tế và độ lún nội suy từ mô hình là nhỏ và nằm trong giới hạn của sai số xác định độ lún, trong trường hợp này sử dụng phương trình mặt phẳng để xây dựng mô hình lún của móng công trình là phù hợp. Cũng từ bảng 2, giả sử mốc M5, M9 và M10 là các mốc bị mất do quá trình thi công xây dựng hoặc hoàn thiện công trình gây nên ở chu kỳ 3 thì dựa vào kết quả xây dựng mô hình ở chu kỳ 3 nội suy được giá trị độ lún của các mốc này ở chu kỳ 3, sử dụng giá trị nội suy này sẽ tính được độ lún từ chu kỳ 1 đến chu kỳ 3 đối với các mốc bị mất này (quá trình tính độ lún không bị gián đoạn). Từ lý thuyết và thực nghiệm chúng tôi đề xuất sử dụng mô hình lún trong không gian để nội suy độ lún của mốc quan trắc bị va đập (bị biến dạng) hoặc bị mất ở 1 chu kỳ quan trắc nào đó để quá trình tính toán độ lún không bị gián đoạn. Đồng thời với việc nội suy độ lún từ mô hình thì phải gắn mốc mới thay thế cho mốc cũ bị mất ở chu kỳ đó để có mốc quan trắc ở các chu kỳ tiếp theo (chỉ nội suy 1 chu kỳ, không ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA 60 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 1/2017 nội suy nhiều hơn 1 chu kỳ liên tiếp). Đối với công trình có nhiều mốc quan trắc (các mốc quan trắc có sự lún không đều) thì nên sử dụng các mốc quan trắc ở gần mốc bị va đập hoặc bị mất để xây dựng mô hình lún và nội suy độ lún cho mốc bị va đập hoặc mốc bị mất đó. Thực nghiệm xây dựng mô hình lún theo trục A của móng Trong phần thực nghiệm này tiến hành xây dựng mô hình lún theo trục A của móng để minh chứng cụ thể về xây dựng mô hình lún theo trục. Trên hình 2 trục A được bố trí 4 mốc quan trắc lún, tọa độ dọc theo trục, độ lún và sai số trung phương độ lún của các mốc quan trắc được trình bày ở bảng 3. Bảng 3. Tọa độ và độ lún của các mốc trên trục A STT Tên mốc quan trắc Tọa độ X (m) Độ lún và sai số Độ lún S (mm) Sai số mS (mm) 1 2 3 4 5 1 M1 -8.547 -8.05 0.46 2 M6 -1.762 -8.02 0.46 3 M11 10.309 -7.77 0.44 4 M7 5.452 -7.96 0.46 Từ số liệu ở bảng 3, sử dụng các mốc quan trắc M1, M6, M11 để xây dựng mô hình. Mốc M7 còn lại không tham gia xây dựng mô hình mà để so sánh với độ lún nội suy theo mô hình. Quá trình xây dựng mô hình lún thu được như sau: Phương trình đường thẳng lún: S = 0.0000155x -0.00795 (m) 1. Lún tại trọng tâm So: -7.95 mm 2. Góc nghiêng : 0º 00’03'' 3. Sai số mô hình : 0.06 mm Bảng 4 là kết quả so sánh độ lún đo thực tế với độ lún nội suy từ mô hình đối với mốc quan trắc M7. Bảng 4. Kết quả so sánh độ lún đo thực tế với độ lún nội suy từ mô hình STT Tên mốc quan trắc Tọa độ Độ lún (mm) X(m) Đo thực tế Nội suy theo mô hình Độ lệch (1) (2) (3) (4) (5) (6)=(4)-(5) 1 M7 5.452 -7.96 -7.87 -0.09 Từ kết quả xây dựng mô hình và kết quả so sánh độ lún đo thực tế với độ lún nội suy được từ mô hình cho thấy trong trường hợp này sử dụng phương trình đường thẳng để xây dựng mô hình lún theo trục là phù hợp. Nhận xét: Trên cơ sở kết quả thực nghiệm xây dựng mô hình lún đối với móng bè có kết cấu cứng ở trên cho thấy việc sử dụng phương trình mặt phẳng để xây dựng mô hình lún cho toàn bộ móng công trình và phương trình đường thẳng để xây dựng mô hình lún theo trục của móng công trình đối với các móng công trình có kết cấu cứng là phù hợp. Khi xây dựng mô hình, áp dụng phân tích phương sai sẽ cho phép đánh giá xem móng công trình có bị biến dạng hay không. 5.2 Thực nghiệm dự báo độ lún nền công trình theo hàm đa thức Quá trình thực nghiệm được thực hiện đối với 1 mốc (mốc NT12) đo lún nền đất nguyên thổ của công trình tại đường Giải Phóng, Hà Nội được đo 10 chu kỳ (không kể chu kỳ quan trắc đầu tiên), số liệu quan trắc gồm thời gian, độ lún và sai số trung phương độ lún (bảng 5). Sử dụng số liệu 07 chu kỳ (chu kỳ 1 đến chu kỳ 7) để lập mô hình, số liệu chu kỳ 8 đến 10 được dùng để làm kết quả đánh giá mức độ phù hợp của phân tích lý thuyết và thực tế. Lần lượt xây dựng mô hình từ bậc 0 đến bậc 5, kết quả tính toán hệ số đa thức và sai số mô ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA Tạp chí KHCN Xây dựng – số 1/2017 61 hình bằng chương trình do chúng tôi lập được đưa ra trong bảng 6. Bảng 5. Kết quả quan trắc lún nền đất nguyên thổ tại mốc NT12 Chu kỳ Thời gian quan trắc (tháng) Độ lún và sai số Độ lún S (mm) Sai số mS (mm) (1) (2) (3) (4) 0 0.00 0.00 - 1 1.06 -3.97 0.55 2 2.06 -6.75 0.60 3 3.13 -11.24 0.51 4 4.16 -16.45 0.67 5 5.23 -21.12 0.58 6 6.23 -25.77 0.56 7 7.23 -29.94 0.52 8 8.50 -35.53 0.53 9 9.43 -39.09 0.62 10 10.46 -43.34 0.48 Bảng 6. Kết quả xây dựng mô hình theo hàm đa thức ST T Bậc đa thức Hệ số đa thức Sai số mô hình (mm) a0 a1 a2 a3 a4 a5 1 0 -16.463 ---- ---- ---- ---- ---- 9.727 2 1 1.608 -4.347 ---- ---- ---- ---- 0.628 3 2 0.465 -3.612 -0.089 ---- ---- ---- 0.557 4 3 -2.113 -0.803 -0.880 0.064 ---- ---- 0.268 5 4 -4.186 2.324 -2.323 0.321 -0.015 ---- 0.197 6 5 -5.374 4.566 -3.770 0.735 -0.069 0.003 0.267 Từ kết quả xây dựng mô hình ở bảng 6, tiến hành đánh giá mức độ tin cậy của mô hình. Kết quả đánh giá mức độ tin cậy của mô hình được đưa ra trong bảng 7. Bảng 7. Kết quả đánh giá mức độ tin cậy của mô hình STT Bậc đa thức Sai số mô hình (mm) Sai số trung bình xác định độ lún (mm) F Fgh Ghi chú 1 0 9.727 0.57 288.975 3.866 Fgh =F0.05(6,7) 2 1 0.628 0.57 1.205 3.972 Fgh =F0.05(5,7) 3 2 0.557 0.57 0.948 4.120 Fgh =F0.05(4,7) 4 3 0.268 0.57 0.219 4.347 Fgh =F0.05(3,7) 5 4 0.197 0.57 0.119 4.737 Fgh =F0.05(2,7) 6 5 0.267 0.57 0.218 5.591 Fgh =F0.05(1,7) Từ kết quả đưa ra ở bảng 7, đa thức từ bậc 1 đến bậc 5 đều có F<Fgh . Đa thức bậc 2 là đa thức có số bậc nhỏ và có sai số mô hình tương đương với sai số đo độ lún nên được chọn làm mô hình dự báo và mô hình là: 2 tS 0.465 3.612t - 0.089t (mm) Sử dụng mô hình đa thức bậc 2 này để dự báo độ lún từ chu kỳ 8 đến chu kỳ 10. Kết quả dự báo được so sánh với độ lún đo thực tế và được đưa ra ở bảng 8. ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA 62 Tạp chí KHCN Xây dựng – số 1/2017 Bảng 8. Kết quả so sánh độ lún đo và độ lún dự báo từ chu kỳ 8 đến chu kỳ 10 Chu kỳ Thời gian quan trắc so với chu kỳ đầu (tháng) Độ lún đo thực tế (mm) Độ lún dự báo theo mô hình đa thức bậc 2 (mm) Sai số dự báo (mm) Độ lệch giữa độ lún đo và độ lún dự báo (mm) (1) (2) (3) (4) (5) (6=3-4) 8 8.50 -35.53 -36.67 0.98 1.14 9 9.43 -39.09 -41.51 1.48 2.42 10 10.46 -43.34 -47.05 2.16 3.71 Nhận xét: Trên cơ sở kết quả thực nghiệm, có thể thấy rằng khi sử dụng hàm đa thức để dự báo độ lún, kết quả dự báo càng chính xác khi điểm nội suy có thời gian càng gần với chu kỳ quan trắc cuối cùng. Thời điểm dự báo càng xa thời điểm quan trắc chu kỳ cuối thì sai số dự báo càng lớn, giá trị độ lún dự báo nhận được có độ chính xác thấp. Trong quá trình xây dựng mô hình cần tiến hành phân tích phương sai để đánh giá mức độ tin cậy của mô hình. Khi đã thực hiện được nhiều chu kỳ quan trắc, chúng ta cũng có thể sử dụng mô hình lún theo thời gian để nội suy cho mốc quan trắc bị va đập (mốc bị biến dạng) hoặc mốc bị mất để quá trính tính toán độ lún không bị gián đoạn. Quá trình nội suy cũng chỉ thực hiện đối với chu kỳ kế tiếp của chu kỳ cuối cùng đưa vào xây dựng mô hình. Đồng thời với việc nội suy độ lún từ mô hình thì phải gắn mốc mới thay thế cho mốc cũ bị mất ở chu kỳ đó để có mốc quan trắc ở các chu kỳ tiếp theo (chỉ nội suy 1 chu kỳ, không nội suy nhiều hơn 1 chu kỳ liên tiếp). 6. Kết luận Từ lý thuyết và thực nghiệm ở trên chúng tôi rút ra một số kết luận như sau: - Mô hình lún của công trình có kết cấu móng cứng trong không gian sẽ cho phép nội suy độ lún ở các vị trí khác nhau của công trình. Khi xây dựng mô hình kết hợp với phân tích phương sai sẽ đánh giá được công trình có bị biến dạng hay không; - Mô hình lún theo thời gian cho phép thực hiện tính toán, dự báo độ lún của công trình trong thời gian tương lai. Quá trình xây dựng mô hình cần kết hợp với phân tích phương sai để đánh giá mức độ tin cậy của mô hình; - Mô hình lún trong không gian và mô hình lún theo thời gian có thể sử dụng để nội suy độ lún của mốc quan trắc bị va đập (mốc bị biến dạng) hoặc mốc bị mất ở một chu kỳ nào đó để đảm bảo tại vị trí gắn mốc quan trắc lún đó có độ lún tổng cộng tính từ khi bắt đầu quan trắc đến khi dừng quan trắc. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc (2010), Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình, Nhà Xuất bản Giao thông Vận tải, Hà Nội. [2] Trần Ngọc Đông (2009), “Phân tích đánh giá kết quả quan trắc độ lún công trình”, Tạp chí KHCN Xây dựng số 1/2009, Hà Nội. [3] Huang Sheng Xiang, Yin Hui, Jiang Zheng (Biên dịch: Phan Vĕn Hiến, Phạm Quốc Khánh, hiệu đính: Dương Vân Phong) (2012), Xử lý số liệu quan trắc biến dạng, Nhà Xuất bản Khoa học và kỹ thuật. [4] GB50026 - 2007: Code for engineering surveying. Ngày nhận bài:20/3/2017. Ngày nhận bài sửa lần cuối:03/4/2017.
File đính kèm:
- thanh_lap_mo_hinh_lun_nen_mong_cong_trinh_theo_so_lieu_quan.pdf