Luận án Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp xây dựng lưới khống chế mặt bằng bảo đảm thi công các công trình thuỷ điện

Nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp xây dựng lưới khống chế mặt bằng bảo đảm thi công các công trình thuỷ điện

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN HÀ NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG BẢO ĐẢM THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2018
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN HÀ NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG BẢO ĐẢM THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA – BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 9520503 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRẦN KHÁNH HÀ NỘI - 2018
3. i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ một công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Hà
4. ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. i MỤC LỤC ............................................................................................................................ ii DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................. iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................................ vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. viii Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG THUỶ ĐIỆN ............................................................................................................ 6 1.1. Đặc điểm cấu trúc công trình thủy điện .................................................................... 6 1.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với lưới khống chế mặt bằng thi công thuỷ điện .............. 11 1.3. Thiết bị trắc địa để thực hiện đo đạc trong thi công thuỷ điện ............................. 14 1.4. Tổng quan về tình hình nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn xây dựng lưới khống chế thi công thủy điện ....................................................................................................... 15 1.5. Đánh giá chung về công tác xây dựng lưới khống chế mặt bằng thi công thuỷ điện và hướng nghiên cứu trong luận án ...................................................................... 222 Chương 2. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG THI CÔNG THUỶ ĐIỆN ................................................ 24 2.1. Yêu cầu chung đối với lưới khống chế mặt bằng thi công thuỷ điện .................. 24 2.2. Xác lập hệ quy chiếu đối với mạng lưới mặt bằng thi công thủy điện ............... 30 2.3. Phân tích các phương pháp thành lập lưới khống chế mặt bằng ......................... 35 2.4. Khảo sát một số dạng đồ hình đặc trưng của lưới thi công thuỷ điện ................. 39 2.5. Ước tính độ chính xác lưới mặt bằng thi công thủy điện ..................................... 46 2.6. Tối ưu hoá bản thiết kế lưới ..................................................................................... 49 2.7. Kết luận chương 2 ...................................................................................................... 53 Chương 3. NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI MẶT BẰNG THI CÔNG THỦY ĐIỆN .................................................................................... 54 3.1. Yêu cầu chung đối với công tác xử lý số liệu lưới khống chế thi công thuỷ điện ...................................................................................................................................... 54
5. iii 3.2. Khảo sát ứng dụng phương pháp bình sai tự do để xử lý số liệu lưới khống chế thi công thủy điện .............................................................................................................. 55 3.3. Bình sai lưới thi công thành lập bằng phương pháp đo đạc mặt đất ................... 60 3.4. Bình sai lưới thi công thành lập bằng phương pháp GPS ..................................... 64 3.5. Tính chuyển tọa độ GPS về hệ tọa độ công trình .................................................. 67 3.6. Kết luận chương 3 ...................................................................................................... 70 Chương 4. THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI MẶT BẰNG THI CÔNG THUỶ ĐIỆN ................................................................................................. 71 4.1. Nội dung thực nghiệm ............................................................................................... 71 4.2. Thực nghiệm xác lập hệ tọa độ công trình ............................................................. 72 4.3. Thực nghiệm thiết kế lưới thi công thủy điện thành lập bằng phương pháp đo đạc mặt đất ................................................................................................................................. 77 4.4. Thực nghiệm tính toán thiết kế lưới thi công thủy điện thành lập bằng phương pháp kết hợp GPS- mặt đất............................................................................................... 81 4.5. Thực nghiệm tối ưu hóa bản thiết kế lưới ............................................................... 83 4.6. Thực nghiệm bình sai lưới mặt đất .......................................................................... 86 4.7. Thực nghiệm xử lý số liệu lưới thi công thủy điện thành lập bằng phương pháp GPS ..................................................................................................................................... 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 95 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN .............................................................................. 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 98 PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 102 Phụ lục 1. Kết quả tính toán thiết kế lưới mặt bằng công trình thủy điện Sơn La (Phương án có đo cạnh biên) ........................................................................................................... 103 Phụ lục 2. Kết quả tính toán thiết kế lưới mặt bằng công trình thủy điện Sơn La (Phương án không đo cạnh biên) .................................................................................................... 108 Phụ lục 3. Ước tính độ chính xác lưới kết hợp GPS- mặt đất ....................................... 112
6. iv DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Nội dung Trang 1 Bảng 1.1 Phân cấp công trình thuỷ điện 11 Quy định độ chính xác bố trí công trình thủy 2 Bảng 1.2 13 điện 3 Bảng 1.3 Thiết bị đo đạc điện tử mặt đất 14 4 Bảng 1.4 Thiết bị đo đạc vệ tinh 15 Yêu cầu độ chính xác đối với lưới thi công thủy 5 Bảng 2.1 25 điện Sự phụ thuộc giữa số cải chính chiều dài cạnh 6 Bảng 2.2 32 và hoành độ trung bình cạnh đo 7 Bảng 2.3 Kết quả tính số cải chính chiều dài cạnh 35 Kết quả tính sai số hướng ngang điểm đào 8 Bảng 2.4 43 thông Quan hệ giữa sai số điểm cuối và số lượng, sai 9 Bảng 2.5 45 số phương vị đo Thống kê tọa độ và độ cao các mốc tam giác 10 Bảng 4.1 73 thuỷ công 11 Bảng 4.2 Các tham số lưới( phương án 1) 73 12 Bảng 4.3 Kết quả tính chuyển tọa độ (pa 1) 74 Kết quả tọa độ tính chuyển về kinh tuyến trung 13 Bảng 4.4 75 bình Kết quả tọa độ tính chuyển lên mặt phẳng trung 14 Bảng 4.5 75 bình So sánh chiều dài cạnh giữa 2 phương án chọn 15 Bảng 4.6 76 hệ tọa độ
7. v So sánh chiều dài cạnh với kết quả đo trực tiếp 16 Bảng 4.7 77 bảng máy TĐĐT 17 Bảng 4.8 Thông số lưới 79 18 Bảng 4.9 Kết quả ước tính sai số vị trí điểm 80 19 Bảng 4.10 Tham số đặc trưng độ chính xác lưới 80 20 Bảng 4.11 Thông số lưới thi công thủy điện Sông Ba Hạ 82 21 Bảng 4.12 Kết quả ước tính sai số vị trí điểm 82 Kết quả thực nghiệm thiết kế tối ưu theo độ 22 Bảng 4.13 84 chính xác 23 Bảng 4.14 Thông số của mạng lưới 86 24 Bảng 4.15 Tọa độ các điểm khởi tính chuẩn 86 25 Bảng 4.16 Kết quả đo góc hi) 87 26 Bảng 4.17 Kết quả đo cạnh 87 27 Bảng 4.18 Kết quả tọa độ bình sai 88 28 Bảng 4.19 Tham số đặc trưng của lưới 88 Kết quả bình sai trong hệ tọa độ phẳng ở chế 29 Bảng 4.20 90 độ FIX 1 điểm gốc tế) 30 Bảng 4.21 Tính toán độ lệch tọa độ điểm khởi tính ểt) 90 31 Bảng 4.22 Tọa độ bình sai điều chỉnh 91 Tính chuyển tọa độ qua múi chiếu và dâng lên 32 Bảng 4.23 92 độ cao trung bình 33 Bảng 4.24 Tọa độ các điểm song trùng 93 Kết quả tọa độ tính chuyển về hệ tọa độ công 34 Bảng 4.25 93 trình
8. vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Tên hình vẽ Nội dung Trang 1 Hình 1.1 Mặt bằng công trình thuỷ điện sau đập 7 Sơ đồ mặt bằng phân bố công trình thủy điện 2 Hình 1.2 7 dạng đường dẫn 3 Hình 1.3 Tuyến đập và hồ chứa công trình thuỷ điện 9 4 Hình 1.4 Đường hầm dẫn nước 9 5 Hình 1.5 Đường ống áp lực 9 6 Hình 1.6 Nhà máy thủy điện 10 Thiết bị đo đạc điện tử ứng dụng trong thi công 7 Hình 1.7 16 lưới (a,b,c) Hình ảnh mốc lưới thi công tại một số công trình 8 Hình 1.8 18 thủy điện (a,b) Lưới khống chế thi công tại công trình thủy điện 9 Hình 1.9 18 (a,b) Lưới khống chế thi đường hầm tại dự án 10 Hình 1.10 19 Trerpukhop 11 Hình 1.11 Lưới khống chế thi công thủy điện Sơn La 20 12 Hình 1.12 Lưới khống chế thi công thủy điện A Lưới 21 13 Hình 1.13 Sơ đồ lưới thi công-Thủy điện Sông Ba Hạ 22 14 Hình 2.1 Sơ đồ lưới thi công tuyến đập 28 15 Hình 2.2 Sơ đồ lưới thi công tuyến năng lượng 28 16 Hình 2.3 Sơ đồ lưới thi công khu vực nhà máy 29 17 Hình 2.4 Bản vẽ thiết kế mốc tam giác thủy công 29 18 Hình 2.5 Chiếu cạnh đo lên mặt phẳng tọa độ 30
9. vii 19 Hình 2.6 Sơ đồ lưới đa giác thực nghiệm 34 20 Hình 2.7 Sơ đồ lưới GPS 37 21 Hình 2.8 Sơ đồ một mạng lưới kết hợp GPS- Mặt đất 38 22 Hình 2.9 Sơ đồ lưới tứ giác không đo cạnh biên 39 23 Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống lưới thi công hầm 40 24 Hình 2.11 Sơ đồ lưới đường chuyền trong hầm 41 25 Hình 2.12 Sơ đồ đường chuyền đo phương vị 42 Sơ đồ đường chuyền dẫn nước thủy điện Thượng 26 Hình 2.13 43 Kon Tum Đường chuyền trong hầm có đo thêm phương vị 27 Hình 2.14 44 cạnh Biểu đồ quan hệ giữa sai số điểm cuối và số 28 Hình 2.15 45 lượng phương vị đo 29 Hình 2.16 Sơ đồ tính toán thiết kế tối ưu độ chính xác 52 30 Hình 3.1 Mối quan hệ giữa 2 hệ tọa độ phẳng 61 31 Hình 3.2 Định vị lưới mặt bằng tự do 62 Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập lưới bằng 32 Hình 3.3 65 công nghệ GPS Lưới khống chế thi công thủy điện Thượng Kon 33 Hình 4.1 72 Tum 34 Hình 4.2 Toàn cảnh nhà máy thủy điện Sơn La 78 Sơ đồ lưới thi công thủy điện Sơn La (2 phương 35 Hình 4.3 78 án a, b) 36 Hình 4.4 Sơ đồ lưới thi công-Thủy điện Sông Ba Hạ 81 37 Hình 4.5 Sơ đồ lưới thi công thủy điện Sơn La 83 38 Hình 4.6 Sơ đồ lưới thi công thủy điện A lưới 89
10. viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Ý nghĩa 1 TĐĐT Toàn đạc điện tử 2 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 3 GPS Global Positioning System (hệ thống định vị toàn cầu) Global Navigation Satellite System (hệ thống vệ tinh 4 GNSS dẫn đường toàn cầu) 5 TBC Trimble Business Center (phần mềm của Trimble)