Mặt cắt địa hình, đường hầm và tính toán khối lượng đào đắp

THÀNH LẬP MẶT CẮT ĐIA HÌNH
Để thành lập mặt cắt địa hình, chúng ta có thể nhập dữ liệu từ các trị đo trực tiếp. Cấu trúc dữ liệu đo trực tiếp gồm Thứ tự điểm, Khoảng cách, và độ cao. Cách nhập dữ liệu mặt cắt ngang và mặt cắt dọc như nhau, mặt cắt dọc có thể có nhũng ghi chú.

Trong trường hợp dữ liệu mặt cắt không đo trực tiếp mà được nội suy từ bình đồ địa hình hoặc từ hai bình đồ địa hình tại hai thời điểm khác nhau hoặc bình đồ địa hình với một mặt bằng thiết kế để tính khối lượng đào đắp. Chúng ta thiết lập hai mặt địa hình trên phần mềm đồ hoạ thông qua các chương trình autoCad, MicroStation, Mapinfor.

Xác định toạ độ điểm tâm, điểm đầu và cuối của từng mặt cắt và vẽ các đuờng mặt cắt tuỳ ý trên bản đồ địa hình, sau đó xuất ra dữ liệu có khuôn dạng DXF.
Sau khi đã chuẩn bị các dữ liệu trên chúng ta thực hiện Menu Số liệu mặt cắt và Bình đồ trong Menu Mặt cắt.

Thực hiện chương trình, phần mềm cho ta tệp tin dữ liệu mặt cắt tương đương với đo trực tiêp. Tệp tin có phần mở rộng là *.MCT

Các số liệu mặt cắt hoặc nhập từ bàn phím hoặc nhận được từ bình đồ, chúng ta sử dụng Menu Mặt cắt ngang và Menu Mặt cắt dọc để thiêt lập mặt cắt. Chương trình sau thực hiện cho ta tệp tin *.DXF và nhập vào các phần mềm đồ hoạ.

VẼ MẶT CẮT VÀ TÍNH KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP

Modul Thiết lập số liệu mặt cắt và địa hình có nhiệm vụ tái tạo lại những dữ liệu mặt cắt từ thông tin của bản đồ địa hình theo các tuyến mặt cắt cho trước. Bằng các phương pháp nội suy thích hợp ứng với các điều kiện cụ thể,. phần mềm cho phép nội suy độ cao điểm địa hình theo phương pháp mô hình số trong trường hợp bề mặt địa hình biến đổi một cách tự nhiên với các điểm đo nằm trong một diện rộng và phân bố đều, nội suy theo phương pháp tuyến tính trong trường hợp tuyến mặt cắt đo theo một giải hẹp, đặc biệt cho phép nội suy dựa theo các dữ liệu của các điểm chân và đỉnh của các bờ dốc hoặc các vỉa khai thác than.

1-Trường hợp 1: Bản đồ số địa hình đối với khu cực có dáng tự nhiên, điểm địa hình phân bố đều

Đường ngang thể hiện tuyến mặt cắt cần xác định.

2-Trường hợp 2: Bản đồ số địa hình đối với khu vực có dáng đất thay đổi-Bờ dốc, Vách đứng, Cơ đê. Đường ngang thể hiện tuyến mặt cắt cần xác định.

Địa hình thay đổi đặc biệt- Tuyến đường (Đập)

Mặt cắt nội suy theo 2 Tuyến -Địa hình thay đổi đặc biệt

Để xác định khối lượng đào đắp chúng ta có nhiều phương pháp nhưng phương pháp mặt cắt là một trong những phương pháp đạt được độ tin cậy cao vì kết quả nhận được thể hiện một cách trực quan thông qua các lát cắt địa hình.

Để xác định khối lượng đào đắp chúng ta xây dựng 2 bản đồ số địa hình của 2 thời gian khác nhau, Dựa vào 2 bản đồ đó chúng ta thiết lập được dữ liệu 2 mặt cắt trên cùng một tuyến. Căn cứ vào dữ liệu mặt cắt đã thiết lập, chúng ta xây dựng bản vẽ của 2 mặt cắt chồng lên nhau đồng thời tính được diện tích phần đào và đắp. Căn cứ vào diện tích Đào-Đắp của từng tuyến và khoảng cách giữa các tuyến để tình ra thể tích đào đắp của cả khu vực.

Độ chính xác của việc tính khối lượng đào đắp sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Chất lượng bản đồ địa hình: Biểu diễn đủ các điểm đặc trưng và bảo đảm mật độ điểm cần thiết. Hướng của tuyến mặt cắt phụ thuộc vào đặc điểm địa hình- Thường là vuông góc với hướng dốc địa hình. Khoảng cách giữa các mặt cắt.

Để tính khối lượng đào đáp chúng ta đưa ra các phương án của tuyến mặt cắt có hướng cắt khắc nhau cũng như khoảng cách giũa các mặt cắt khác nhau. Tuyến mặt cắt cách nhau 10 và 5 mét.

Sự chênh lệch diện tích nhiều hay ít phụ thuộc vào mức độ thay đổi bề mặt địa hình nhiều hay ít và mật độ điểm địa hình thưa hay mau.

Để thể hiện tính linh động và tự động hoá một cách nhanh chóng của chương trình, chúng tôi đưa ra các phương án tính khối lượng theo các hướng mặt cắt khác nhau.

Qua kết quả khảo sát trong 4 phương án tuyến mặt cắt khác khác nhau với cùng cự ly giữa các mặt cắt là 5 mét, chương trình cho ta nhanh chóng kết quả đào đắp, kết quả nhận được theo các phương án là khác nhau:

25917.1 m3, 25167.4 m3 , 25215.7 m3 , 26381.9 m3

Kết quả cho thấy thể tích nhận được là có chênh lệch, chênh lệch lớn nhất là: ( 26381.9 – 25167.4 = 1214.5 m3 ) chiếm tỷ lệ 4.6%.

Để nâng cao độ chính xác chúng ta lấy trị trung bình của các phương án.

Quá trình tự động hoá vẽ mặt cắt của chương trình được thể hiện ở H 2-13. Các mặt cắt được xắp sếp theo ý muốn, tỷ lệ tuỳ ý, hình vẽ được thể hiện trên phần mềm AutoCad và được lưu trữ trên máy tính, đĩa từ hoặc in ra giấy.

Toàn bộ mặt cắt cách nhau 5 mét phương án 4

VẼ MẶT CẮT HẦM TRONG THI CÔNG ĐUỜNG HẦM

Trong quá trình thi công đường Hầm, căn cứ số liệu đo vẽ hoàn công, chúng ta tiến hành đo và vẽ mặt cắt ngang hầm, tính diện tích thiết diện gương hầm và từ đó so sánh vơi giá trị thiết kế, xác định khoảng lệch giữa thi công và thiết kế để kịp thời điều chỉnh trong qua trình thi công, cũng như công tac đo vẽ hoàn công công trình.

Để có giá trị thiết kế mặt cắt ngang hầm chúng ta phải thiêt lập tệp tin về tuyến đường hầm. Tệp tin này là cơ sở cho tât cả công tác thành lập mặt căt ngang hầm đôi với một công trình. Tệp tin có tên gọi tuỳ ý, phần mở rộng là *.TKE

Nếu mặt cắt thiết kế tại các điểm ngoặt khác nhau thì tổng số điểm mặt cắt phải bằng nhau và tương thích với nhau để chương trình tự động điều chỉnh kích thước mặt cắt thiết kế trên tuyến.

Vào bất kỳ thời điểm nào, tại những khoảng cách cố định cho trước, được bắt đầu từ điểm đầu tiên của từng đoạn đường hầm, chúng ta sử dụng các thiết bị đo đạc để xác định giá trị X, Y, H của các điểm đặc trưng tại mặt cắt ngang hầm. Nếu sử dụng các máy toàn đạc điện tử như TC.., Set…, NiKon, Topcon… chương trình sẽ tự động chuyển đổi về các giá trị X,Y H trên cơ sở các quy trình đo cụ thể.

Dữ liệu đo hoàn công tại các thời điểm đo có thể cùng trong một tệp tin hoặc trong nhiều tệp tin. Tên tệp tin đo hoàn công đặt tuỳ ý, phần mở rộng nên đặt là *.sl

Sau khi chúng ta có được file tuyến Thiết kế và file đo hoàn công như đã nêu, chúng ta tiến hành thực hiện chương trình như sau:

Bước 1. Khởi động chương trình Geosoft

Bước 2. Vào Menu Mặt_Cắt —> Mặt cắt đường hầm

Sau khi vào Menu Mặt cắt đường hầm, chương trình cho chúng ta một giao diện như sau:

Bước 3: Nhập tên file tuyến đường hầm, chúng ta tìm đường dẫn và tên tệp tin *.tke của tuyên.
Bước 4: Nhập tên file toạ độ hoàn công, tiếp theo nhập các thông số về đo hoàn công
Sau khi nhập xong các thông tin, chúng ta thực hiện chương trình. Chương trình thực hiện xong phần mềm cho chúng ta tệp tin dữ liệu đồ hoạ dxf về mặt căt dọc tim đường hầm và bình đồ mặt bằng, trên đó chỉ ra vị tri các mặt căt ngang hầm tương ứng vơi khoảng cách giũa các mặt cắt cho trước. Bản vẽ mặt cắt thiêt kế và mặt cắt hoằn công toàn tuyên. Chương trình cho ra từng mặt cắt hoàn công, trong đó chỉ rõ các thông tin cho từng mặt cắt và cho phép in ra đúng tỷ lệ trên khổ giấy a4 hoặc a3.
Tương ứng với Tuyen.tke cho ta Tuyen_h.dxf và Tuyen_S.dxf
Tương ưng với CuaDat.sl cho ta Cuadat.dxf và các mặt cắt hoàn công tại các vị trí đo, đó là mặt cắt tại 0km177.dxf và 0km180.dxf…..
Từng mặt cắt hoàn công hiện có trong tệp trị đo hoàn công trên khổ giấy in a4 hoặc A3 tuỳ chon.
Trên bản vẽ mắt cắt ngang hầm cho chúng ta các thông tin sau:
-Tên cơ quan thực hiện. Tên này được nhập vào khi khai báo
-Tên Công trình
-Tỷ lệ bản vẽ khi in ra giấy
-Tên mặt cắt ( 0km177.000) , ngày đo, thời điểm vẽ (theo máy tính)

Mặt cắt ngang hầm được vẽ đúng kích thước, một đường theo thiết kế, một đường theo số liệu đo hoàn công. Tại các điểm đo hoàn công xác định giá trị lệch so với thiết kế theo phương gần nhất. Giá trị lệch được hiển thị ngay trên bản vẽ, kể cả giá trị lệch của điểm đo theo chiều dọc tuyến.

Ngoài ra trên bản vẽ còn thống kê lại các thông số chinh của mặt cắt hầm. Bao gồm: Tên mặt cắt, Thông số của mặt cắt. vị tri mặt bằng các điểm đo hoàn công.

KHẢO SÁT ĐỘ ỔN ĐỊNH HẦM TRONG THI CÔNG ĐUỜNG HẦM

Trong quá trình thi công xây dựng đường hầm giao thông hoặc thuỷ điện, chúng ta cần xác định quá trình ổn định của hầm tại các vị tri mặt cắt. Việc khảo sát độ ổn định mặt căt hầm được thông qua các dữ liệu đo X,Y,H của các điểm quan trắc tại các vị trí của mắt cắt (có 3 hoặc 5 điểm) , các mặt cắt cách nhau một khoảng cách nhất định (1m, 2m, 3m hoặc 5m). Toạ độ các điểm quan trắc được xác định theo một khoảng thời gian nhất định, máy đo có độ chinh xác cao, độ chính xác khoảng 1-2 mm tuỳ theo yêu cầu cụ thể của công trình và điều kiện thiết bị hiện có.

Bằng kết quả quan trắc, chương trình sẽ cho chúng ta các thông tin về độ ổn định mặt cắt hầm. Các thông tin về mặt cắt hầm được cụ thể thông qua 2 kết quả xử lý dữ liệu quan trắc, đó là:

a-Kêt quả và biểu đồ về Biến dạng mặt cắt hầm

b-Kết quả và biểu đồ về Độ hội tụ mặt cắt hầm

Biến dạng mặt căt hầm phản ánh sự dịch chuyển các điểm quan trắc trong từng mặt cắt theo 3 hướng: Ngang, Dọc, Thẳng đứng tại vị trí tim mặt cắt.

Độ hội tụ mặt cắt hầm biểu thị thay đổi khoảng cách giữa các điểm quan trắc trong từng mặt cắt giữa các chu kỳ.

Để có giá trị thiết kế mặt cắt ngang hầm chúng ta phải thiêt lập tệp tin về tuyến đường hầm. Tệp tin này là cơ sở cho tât cả công tác thành lập mặt căt ngang hầm đôi với một công trình. Tệp tin có tên gọi tuỳ ý, phần mở rộng là *.TKE ví dụ: Tuyen..tke. Câu trúc tệp tin hoàn toàn giống phần Vẽ mắt cắt hầm trong thi công đường hầm.

Ngoài tệp tin dữ liệu thiết kế tuyến đường hầm, chúng ta có các tệp tin quan trắc theo các chu kỳ khác nhau. Mỗi chu kỳ quan trắc có 1 tệp tin riêng. Tệp tin quan trắc có tên tuỳ ý, phần mở rộng là *.SL (hoặc tuỳ ý).

Cấu trúc mỗi tệp tin quan trắc như sau: Ví dụ 16-8-2005.SL

Ten cong trinh

9 16 8 2005

1 99370.465 28570.044 38.781

2 99370.081 28567.067 37.002

3 99370.638 28573.392 37.453

4 99370.072 28566.474 32.362

5 99371.002 28574.201 32.533

6 99365.495 28571.293 38.781

7 99364.451 28568.494 37.002

8 99366.664 28574.402 37.453

9 99364.148 28567.931 32.362

10 99367.062 28575.267 32.533

Dòng 1 ghi tên công trình

Dòng 2 ghi Giờ, Ngày, Tháng, Năm ( đây là thời gian quan trắc)

Các dòng tiếp theo là Số thứ tự, X, Y, H đo được của các điểm quan trắc trong nhiều mặt cắt tại cùng một thời điểm ghi trên dòng 2

2-Thực hiện chương trình khảo sát độ ổn định mặt cắt hầm.

Chương trình khảo sát được thực hiện trong Menu Mặt_Cắt –> Khảo sát biến dạng đường hầm.

Trong phần khảo sát độ ổn định mặt cắt hầm, chúng ta lần lượt đặt các thông số cho chương trình. Chỉ dẫn cụ thể khi thực hiện chương trình.

Sau khi đã nhập các thông số cần thiết, chúng ta lựa chọn “Thiết lập dữ liệu biến dạng cho từng điểm” hoặc “Thiết lập dữ liệu hội tụ cho từng mặt cắt” sau đó “Nhập dữ liệu quan trắc hầm chu kỳ tiếp theo”. Thư tự nhập dữ liệu quan trắc tuỳ ý, chỉ cần đủ các chu kỳ. Khi có dữ liệu chu kỳ mới chúng ta chỉ cần nhập thêm dữ liệu quan trắc của chu kỳ đó.

Chương trình tự động gộp các dữ liệu quan trắc vào một tệp tin có tên và địa chỉ trùng với tên và địa chỉ của tệp tin tuyến thiết kế, phần mở rộng là *.CFG.

Ví dụ Tệp tin thiết kế là:

C:\BienDang\Cua_dat.tke

Khi đó tệp tổng hợp dữ liệu quan trắc có tên là:

C:\BienDang\Cua_dat.cfg

Nếu dữ liệu cần sửa chữa, chúng ta trực tiếp sửa tại tệp tin *.CFG hoặc xoá bỏ phần dữ liệu của chu kỳ cần sửa trong tệp tin *.CFG và nhập lại dữ liệu đo của chu kỳ đó khi thực hiện chương trình bằng cách kích vào của sổ “Nhập dữ liệu quan trắc hầm chu kỳ tiếp theo”.

Chú ý: Trong quá trình đo nếu điểm quan trắc nào bị thay đổi do va chạm, sai lệch so với vị trí cũ nhỏ hơn 0.2 mét chúng ta đánh dấu điểm đó để chương trình tự động sử lý theo quy luật biến dạng. Để đánh dấu, chúng ta vào tệp tổng hợp dữ liệu quan trắc *.cfg thay số thứ tự của điểm đó tại thờì điểm thay đổi bằng số “0”.

Sau khi click vào cửa sổ Thực hiện, chương trình cho ra các kết quả xử lý dữ liệu *.prn và bản vẽ biểu đồ biến dạng hoặc hội tụ dạng *.dxf, dấu * là tên số km của mặt cắt tại vị trí quan trắc đã được ấn định khi thực hiện chương trình.

About Đinh Công Hòa

TS. Đinh Công Hòa
Email: dinhconghoa56@yahoo.com
Điện thoại: 04.38.363.137 - Mobile : 0912225677

Lưu ý: Nội dung thảo luận không liên quan đến các vấn đề chính trị, tôn giáo, vi phạm thuần phong mỹ tục Việt Nam. Tác giả phải chịu trách nhiệm với những thảo luận của mình. Rất mong sự cộng tác của bạn!

Speak Your Mind