Xử lý số liệu quan trắc biến dạng: Quy trình, kỹ thuật và ứng dụng

Xử lý số liệu quan trắc biến dạng là một phần quan trọng trong quản lý và duy trì các công trình xây dựng, đặc biệt là các công trình lớn và phức tạp như cầu, đập, hầm, và tòa nhà cao tầng. Quá trình này giúp theo dõi và đánh giá biến dạng của công trình, đảm bảo an toàn và chất lượng lâu dài. Số liệu quan trắc cung cấp thông tin quan trọng về tình trạng của công trình và giúp đưa ra các quyết định kịp thời để khắc phục các vấn đề phát sinh. Công cụ hỗ trợ công tác xử lý số liệu như máy thủy bình. Hãy cùng Việt Thanh Group tìm hiểu về xử lý số liệu quan trắc biến dạng.

Quy trình xử lý số liệu quan trắc biến dạng

Lập lưới khống chế

Theo truyền thống, để quan trắc biến dạng, thường lập lưới khống chế 2 cấp độc lập. Trong đó, cấp lưới cơ sở dùng làm khởi tính tọa độ (hoặc độ cao) trong các chu kỳ, có yêu cầu độ chính xác và độ ổn định cao. Nhiệm vụ quan trọng khi xử lý số liệu quan trắc biến dạng là phân tích và đánh giá độ ổn định các mốc lưới khống chế cơ sở.

Lập hệ phương trình

Các hệ phương trình được lập như sau:

• Lập hệ V=AX+LV = AX + LV=AX+L
• Lập hệ RX+b=0RX + b = 0RX+b=0
• Chọn điều kiện CTX=0CTX = 0CTX=0
• Tính RRR bằng công thức: R_tilde = (R + C * C_transpose)^(-1) – T * T_transpose
• Tính nghiệm X X = – R_tilde * b

Bình sai và đánh giá độ chính xác

Việc bình sai và đánh giá độ chính xác là bước không thể thiếu trong quy trình xử lý số liệu quan trắc biến dạng. Quá trình này bao gồm:

• Gốc chuẩn cố định (hệ tham khảo cố định ứng với trường hợp bình sai lưới tự do có số khuyết d=0d = 0d=0).
• Gốc chuẩn trọng tâm (hệ tham khảo trọng tâm với ma trận giả nghịch đảo chính R+R+R+).
• Gốc chuẩn tham khảo (hệ tham khảo giả định với ma trận giả nghịch đảo

Phân tích và lựa chọn góc chuẩn

• Việc tìm kiếm điểm khống chế cơ sở ổn định và chọn gốc chuẩn để phân tích biến dạng là một quá trình lặp. Dùng gốc chuẩn để phân tích độ ổn định các điểm và chỉ khi biết mức độ ổn định các điểm mới có thể quyết định gốc chuẩn hợp lý.
• Trong lần tính lặp đầu tiên, dùng gốc chuẩn trọng tâm để phân tích độ ổn định các điểm. Nếu kết quả phân tích cho thấy các điểm cơ sở đều ổn định thì sẽ sử dụng gốc chuẩn trọng tâm cho các tính toán tiếp theo.
• Ngược lại, nếu thấy có điểm cơ sở không ổn định sẽ sử dụng gốc chuẩn tham khảo. Quá trình tính lặp sẽ kết thúc cho đến khi gốc chuẩn tham khảo được chọn chỉ bao gồm các điểm cơ sở ổn định.

Bình sai lưới tự do

Để giải quyết vấn đề này rõ ràng là không thể bình sai hệ thống lưới quan trắc biến dạng như một lưới phụ thuộc theo phương pháp gián tiếp mà phải bình sai nó như một lưới tự do có số khuyết d>0d > 0d>0 theo phương pháp gián tiếp kèm điều kiện và với một quy trình tính lặp hợp lý.

Ví dụ cụ thể

Ví dụ về việc xử lý số liệu quan trắc biến dạng có thể áp dụng trong các dự án xây dựng lớn như đập thủy điện, cầu lớn, tòa nhà cao tầng và các công trình hạ tầng khác. Trong những dự án này, việc quan trắc biến dạng giúp phát hiện sớm các dấu hiệu bất thường, từ đó đưa ra biện pháp khắc phục kịp thời.

Một số thương hiệu điển hình trong công tác tính hệ số góc của máy thủy bình như máy thủy bình Hi-Target, máy thủy bình Satlab….Ngoài ra, Việt Thanh Group có dịch vụ cho thuê thiết bị đo đạc uy tín, chất lượng.

>>>Xem thêm: Quan trắc lún nền đường và ứng dụng

Phương pháp xử lý số liệu quan trắc biến dạng

Phương pháp bình sai

Phương pháp bình sai là một kỹ thuật cơ bản trong xử lý số liệu quan trắc, giúp hiệu chỉnh sai số và cải thiện độ chính xác của dữ liệu. Công thức bình sai tuyến tính có thể được biểu diễn như sau:

V = AX – L

Trong đó:

• V là ma trận sai số quan sát.
• A là ma trận hệ số thiết kế.
• X là ma trận ẩn số cần giải.
• L là ma trận số liệu quan sát.

Phương pháp này giúp loại bỏ các sai số hệ thống và ngẫu nhiên, từ đó cung cấp dữ liệu chính xác hơn cho phân tích tiếp theo.

Phân tích hồi quy

Phân tích hồi quy là một phương pháp quan trọng trong xử lý số liệu quan trắc, cho phép xác định mối quan hệ giữa các biến quan trắc và biến dạng. Công thức hồi quy tuyến tính được sử dụng như sau:

Y = β0 + β1X + ε

Trong đó:

• Y là biến phụ thuộc (biến dạng).
• X là biến độc lập (các yếu tố quan trắc).
• β0 là hệ số hồi quy chệch.
• β1 là hệ số hồi quy góc.
• ε là sai số ngẫu nhiên.

Phân tích hồi quy giúp dự đoán biến dạng dựa trên các yếu tố quan trắc, cung cấp cái nhìn sâu hơn về cách các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng của công trình.

Phân tích dao động

Phân tích dao động giúp đánh giá các dao động tự nhiên của công trình và xác định các tần số dao động quan trọng. Công thức phân tích tần số được sử dụng như sau:

f = 1 / T

Trong đó:

• f là tần số dao động.
• T là chu kỳ dao động.

Phân tích dao động giúp xác định mức độ ổn định của công trình và các yếu tố ảnh hưởng đến sự dao động, từ đó đưa ra các biện pháp điều chỉnh cần thiết.

Công cụ có thể hỗ trợ cho tính toán trắc địa như là máy GPS RTK

>>>Xem thêm: Phương pháp quan trắc lún nhà cao tầng hiện nay

Ứng dụng của xử lý số liệu quan trắc biến dạng

Đánh giá an toàn công trình

Xử lý số liệu quan trắc biến dạng giúp đánh giá tình trạng an toàn của công trình bằng cách phát hiện sớm các dấu hiệu biến dạng nguy hiểm. Điều này cho phép các kỹ sư và nhà quản lý đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời để đảm bảo an toàn cho công trình và người sử dụng.

Bảo trì và sửa chữa công trình

Dữ liệu quan trắc biến dạng cung cấp thông tin quan trọng cho việc lập kế hoạch bảo trì và sửa chữa công trình. Nhờ vào việc theo dõi liên tục, các vấn đề được phát hiện sớm và xử lý kịp thời, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian bảo trì.

Quy hoạch và thiết kế công trình

Trong quy hoạch và thiết kế các công trình mới, số liệu quan trắc biến dạng cung cấp thông tin quan trọng về các điều kiện hiện trường. Điều này giúp các kỹ sư và nhà thiết kế đưa ra các quyết định chính xác về thiết kế và lựa chọn vật liệu, từ đó đảm bảo tính khả thi và an toàn của các dự án.

Nghiên cứu khoa học

Dữ liệu quan trắc biến dạng cũng đóng vai trò quan trọng trong các nghiên cứu khoa học về xây dựng và địa kỹ thuật. Các nghiên cứu này giúp cải thiện các phương pháp đo đạc, xử lý số liệu, và nâng cao hiểu biết về các hiện tượng biến dạng trong công trình xây dựng.

>>>Xem thêm: Quy trình quan trắc lún công trình 

Xử lý số liệu quan trắc biến dạng là một công việc quan trọng và không thể thiếu trong quản lý và duy trì các công trình xây dựng. Việc áp dụng đúng các kỹ thuật và quy trình xử lý sẽ giúp đảm bảo an toàn, nâng cao chất lượng và tuổi thọ của công trình. Nếu bạn cần thêm thông tin về kỹ thuật xử lý số liệu quan trắc biến dạng, hãy truy cập trang web của Việt Thanh Group. Tại đây, bạn sẽ tìm thấy các tài liệu chi tiết và hướng dẫn từ các chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực đo đạc và xây dựng. Việt Thanh Group cam kết cung cấp thông tin chính xác và cập nhật để hỗ trợ bạn trong công việc và các dự án xây dựng của mình.