MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CẤU TẠO CÁC THIẾT BỊ ĐO
ĐẠC ĐIỆN TỬ
6
1.1. Sơ đồ tổng quát và các chức năng của máy toàn đạc điện tử 6
1.2. Máy đo khoảng cách điện tử (Eletronic Distance Meter- EDM) 7
1.2.1. Nguyên lý đo khoảng cách bằng máy đo dài điện tử. 7
1.2.2. Nguyên tắc hoạt động của máy đo dài điện tử theo phương pháp
xung
10
1.3. Máy kinh vĩ kỹ thuật số (Digital Theodolite – DT) 12
1.3.1 Cấu tạo của máy kinh vĩ điện tử 12
1.3.2 Bàn độ điện tử mã hóa 13
1.4. Tính năng kỹ thuật chủ yếu của một số máy toàn đạc điện tử thông
dụng của Việt Nam
14
1.4.1. Các thông số kỹ thuật máy toàn đạc điện tử FLEXLINE TS-06
ULTRA
14
1.4.2. Các đặc trưng của máy toàn đạc điện tử FLEXLINE TS06
ULTRA
15
1.4.3. Các bộ phận quan trọng của máy FLEXLINE TS06 ULTRA 16
1.4.4. Các phím chức năng của máy FLEXLINE TS06 ULTRA 17
1.4.5. Một số tính năng nổi bật của dòng máy Flexline 24
1.4.6. Bảng chọn chính (Main menu) 28
1.4.7. Cây thư mục của máy toàn đạc điện tử FLEXLINE TS06
ULTRA
29
2.3.1. Bố trí chiều dài bằng 74
2.3.2. Bố trí góc bằng 75
2.3.3. Bố trí điểm đã biết tọa độ 77
2.3.4. Bố trí điểm đã biết độ cao 79
2.3.5. Bố trí trục thẳng và trục nghiêng ra thực địa 80
2.4. Qui hoạch mặt bằng công nghiệp 81
2.5. Công tác bố trí chi tiết công trình 83
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐO ĐẠC ĐIỆN TỬ PHỤC
VỤ THI CÔNG CÁC CỒNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN VÙNG MỎ
86
3.1. Bố trí công trình đường giao thông 87
3.1.1. Nhu cầu phát triển mạng lưới đường giao thông trên vùng mỏ 87
3.1.2 Bố trí tuyến đường chuyền bằng máy toàn đạc điện tử 88
3.2. Phục vụ bố trí công trình cao tầng 97
3.2.1. Trắc địa phục vụ thi công các công trình nhà cao tầng 97
3.2.2. Công tác bố trí chi tiết và đo kiểm tra trong thi công xây dựng
các tầng nhà
120
KẾT LUẬN 124
TÀI LIỆU THAM KHẢO 126
2
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Quảng Ninh nằm ở phía Đông Bắc Việt Nam, là tỉnh có ngành công nghiệp
khai khoáng tập trung nhất ở nước ta. Cùng với sự phát triển của ngành than, các
ngành công nghiệp liên quan khác cũng lần lượt ra đời biến toàn bộ vùng than thành
một khu công nghiệp lớn với quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa nhanh chóng.
Nhiều công trình xây dựng lớn nhanh chóng được xây dựng. Từ ý nghĩa ứng dụng,
có thể chia các công trình khu vực Quảng Ninh làm hai loại, bao gồm : (I). Công
đất đá và biến dạng bề mặt để từ đó xác định các đại lượng dự báo độ ổn định của
các công trình.
Từ luận giải trên đây, cho thấy rằng, việc lựa chọn đề tài luận văn thạc sỹ:
“Nghiên cứu khả năng ứng dụng thiết bị do đạc điện tử phục vụ xây dựng các
công trình đặc trưng trên vùng mỏ Quảng Ninh”. được lựa chọn là xuất phát từ
nhu cầu thực tế và có ý nghĩa thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu đề tài
Xác lập cơ sở ứng dụng các thiết bị đo đạc điện tử phù hợp đối với các loại
hình công trình xây dựng đặc trưng trên vùng mỏ Quảng Ninh.
3. Phương pháp nghiên cứu
Thu thập tổng hợp các thông tin về các loại hình công trình xây dựng trên
vùng mỏ. Nghiên cứu khảo sát các tính năng kỹ thuật một số các thiết bị điện tử và
lựa chọn các giải pháp công nghệ phù hợp phục vụ xây dựng công trình, đặc biệt
đối với các công trình có chiều cao lớn, nhạy cảm với quá trình dịch chuyển đất đa
và biến dạng quá trình khai thác mỏ.
4. Nội dung nghiên cứu
-Khảo sát các loại công trình xây dựng trên vùng mỏ.
4
-Nghiên cứu các đặc điểm và điều kiện ảnh hưởng của quá trình khia thác mỏ
đối với các công trình trên bề mặt.
-Khảo sát các tính năng kỹ thuật của các thiết bị điện tử
-Lựa chọn và ứng dụng các giải pháp công nghệ bằng các thiết bị điện tử
trong xây dựng các công trình nhạy cảm với ảnh hưởng của quá trình khai thác ở,
mà trọng tâm là các công trình có chiều dài lớn hơn( đường giao thông) và có độ
cao lớn( nhà cao tầng, tháp giếng mỏ v.v…)
5
CHƯƠNG 1
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
VÀ CẤU TẠO CÁC THIẾT BỊ ĐO ĐẠC ĐIỆN TỬ
1.1. Sơ đồ tổng quát và các chức năng của máy toàn đạc điện tử
về phía hệ thống phản hồi, hệ thống phản hồi sẽ phản hồi tín hiệu quay trở lại bộ
phận thu của máy( hình 1.2)
Nếu đo được thời gian tín hiệu lan truyền đi và về trên khoảng cách cần đo
τ
chúng ta sẽ xác đinh được khoảng cách theo công thức:
D=
τ
v
2
1
(1.1)
Trong đó:
D- Khoảng cách cần đo
v- Vận tốc lan truyền tín hiệu
τ
- Thời gian tín hiệu lan truyền đi và về trên khoảng cách cần đo
7
Hình 1.2. Sơ đồ lan truyền tín hiệu đi và về
Tín hiệu sử dụng để đo khoảng cách có thể là sóng âm hoặc đo sóng điện từ.
Tuy nhiên, vận tốc của sóng âm trong không khí phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố
khí tượng. Vì vậy, sóng âm chỉ được sử dụng để chế tạo các thiết bị để đo khoảng
cách độ chính xác không cao. Ví dụ, dựng trong các mục đích quân sự. Để đo được
các khoảng cách với độ chính xác cao dùng trong trắc địa (sai số trung phương cỡ
vài mm đến vài cm) người ta thực hiện song điện từ. Vì lý do đó nên các máy đo xa
loại này được gọi là các máy đo xa điện tử.
Tất cả các máy đo xa điện tử đều xác định thời gian lan truyền tới hiệu
τ
còn
tốc độ lan truyền tín hiệu v trong trường hợp này chúng ta giả thiết là đã biết. Thực
tế, tốc độ lan truyền tín hiệu v được xác định thông qua vân tốc ánh sáng trong chân
= Þ =
với
8 2
3.10 / ; 1,5.10
D
v m s m
-
= =
Ta được
2
8 10
2.1,5.10 1
3.10 10
t
m
-
= =-
Độ chính xác thời gian
t
. ( Bảng 1.1)
Sai số thời gian
t
(s) Sai số khoảng cách m
D
1.0 1.5.10
10
0.01 1.5.10
8
0.001 1.5.10
7
Chức năng: Thu tín hiệu phản hồi từ gương
*Khối 3: Gương phản hổi
Chức năng: Phản hổi tín hiều
10
* Khối 4,5,6,7,8: Đồng hồ đo thời gian, dùng để đo thời gian lan truyền tín
hiệu từ bộ phận phát tín hiệu tới gương và quay trở về.
Hoạt động của máy có thể được trình bày vắn tắt như sau:
Bộ phát tín hiệu phát các xung ánh sáng cực ngắng về phía gương phản hồi.
Tín hiệu do gương phản hồi trở lại sẽ được bộ phận thu tín hiệu của máy thu lại.
Thời gian lan truyền sóng điện từ( sóng ánh sáng) đi và về trên khoảng cách cần đo
sẽ được đồng hồ đo thời gian( gồm các khối 4,5,6,7,8)
Sau khi rời bộ phận tạo xung, các xung được dẫn tới máy đếm xung. Trước
khi vào máy đếm, các xung phải qua khóa điện từ. Việc đóng mở khóa điện tử được
điều khiển bởi các xung phát và xung phản hổi. Xung phát làm nhiệm vụ mở khóa
điện tử, xung phản hồi làm nhiệm vụ đóng khóa điện tử. Như vậy kháo điện tử chỉ
mở trong khoảng thời gian từ khi xung rời bộ phần phát của máy tới gương và qua
trở lại. Khoảng cách từ máy tới gương càng lớn thì thời gian này càng lớn, số xung
đếm được càng lớn. Kết quả là giữa số xung đếm được và khoảng cách từ máy tời
gương( khoảng cách cần đo) có quan hệ hàm số.
D = f(x) (1.2)
Trong đó: f: là hàm quan hệ
Bây giờ chúng ta xác định xem hàm f có dạng thế nào. Giả sử vận tốc lan
truyền tín hiệu( ánh sáng) là vf thì khoảng cách từ máy đến gương được xác định
theo công thức:
D=
τ
v
2
1
(1.3)
có trị số bằng
2
v
trong trường hợp này số xung x đếm được sẽ chính là
khoảng cách cần đo. Nghĩa là D=x
1.3. Máy kinh vĩ kỹ thuật số (Digital Theodolite – DT)
1.3.1. Cấu tạo của máy kinh vĩ điện tử
Máy kinh vĩ điện tử hay còn gọi là mãy kinh vĩ số DT (Digital Theodolite)
xuất hiện từ những năm 1970. Nó là một thiết bị được ghép nối bằng bộ phận quang
– cơ học chính xác như máy kinh vĩ quang học, nhưng thay cho ban độ khắc vạch là
bàn độ được mã hóa chính xác đến 0,01” và nhờ có bộ vi xử lý (Central Processing
Unit – Micro Processor) mà trị số của hướng đo được hiện lên màn hình tinh thể
lỏng (LCD) hoặc được lưu giữ trong bộ nhớ của máy, khi cần xử lý có thể gọi ra và
trút vào máy tính.
Mô tả chi tiết về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của máy kinh vĩ điện
tử khá phức tạp vì nó liên quan đến kiến thức điện tử - tin học, do đó dưới đây chỉ
trình bày khái lược bộ phận quan trọng nhât là bàn độ điện tử mã hóa.
12
Hình 1.4. hình dạng và cấu tạo bên ngoài của máy Ultra Flexline TS-06
1.3.2. Bàn độ điện tử mã hóa
Thiết bị mã hóa được mô tả trên hình 2-6a, nó bao gồm một bóng đèn Z, một
tụ điện, hai diod quang điện A và B và hệ lăng thấu kính 0
1
, 0
2
, P
1
, P
2
, P
1.4. Tính năng kỹ thuật chủ yếu của một số máy toàn đạc điện tử thông dụng
của Việt Nam
Ở nước ta hiện nay, các máy toàn đạc điện tử đang được sử dụng rất rộng rãi
trong các đơn vị sản xuất. Mỗi loại máy đó các giao diện khác nhau nhưng chúng
đều có các chương trình ứng dụng giống nhau. Dưới đây, xin giới thiệu một số
chương trình của máy toàn đạc điện tử Ultra-Flexline TS-06 được xây dựng trên hệ
điều hành Windows CE, màn hình màu rộng, cảm ứng, với khả năng đo xa không
gương đến 2000(m), phần mềm ưu việt giúp cho công tác trắc địa thuận lợi và chính
xác hơn.
1.4.1. Các thông số kỹ thuật máy toàn đạc điện tử FLEXLINE TS-06 ULTRA
Ống kính
(Telescope)
Truyền qua hoàn toàn
Độ phóng đại 30 lần
Độ mở ống kính 40mm
Trường nhìn 1
0
30' (26m tại 1km)
Khoảng cách đo gương ngắn nhất 1.7m
Thập tự tuyến Được chiếu sáng, rõ nét
Ảnh Thực thẳng đứng
Đo góc
(Angle measurement)
Phương pháp Tuyệt đối, liên tục
Độ phân giải hiển thị 1" (0.1mgon)
Cập nhập sau 3"
Đơn vị góc có thể chọn Độ, phút, giây, gon, V%, ±V
Sai số tiêu chuẩn (ISO 17123-3) 2”, 3”, 5"
Bộ bù
(Compensator)
C (-4
0
F tới + 122
0
F)
Chống bụi và nước (IEC 60529) IP55
Độ ẩm 95% không đọng nước
Trọng lượng
(Weight)
Trọng lượng bao gồm máy, pin và đế máy 5.1Kg
Thời gian làm việc với pin GEB121 Xấp xỉ 6 tiếng
Bàn phím
(Keyboard)
Nghiêng góc 70
0
Bàn phím thứ 2 Tùy chọn
Đế máy
(Tribrach)
Đế máy có thể tháo ra được GDF111
Đường kính ren 5/8"
Kính thước máy
(Dimentions)
Chiều cao (bao gốm cả tay xách và đế máy GDF111): 360mm±5mm
Rộng 207mm
Dài 150mm
Hòm đựng (L×B×H):468×254×355mm
Nguồn Điện
(Power Supply)
Pin GEB111 NiMh
Điện áp 6v
- Thời gian đo khoảng cách nhanh.
- Dung lượng bộ nhớ trong: 60.000 điểm đo.
- Có thể trút số liệu ngoài thực địa thông qua cổng usb, giúp linh hoạt hơn
trong việc lưu trữ dữ liệu.
15
- Có thể giao tiếp với các thiết bị khác bằng bluetooth.
- Có thể xuất ra máy tính nhiều dạng số liệu khác nhau trên phần mềm
FlexOffice.
- Chương trình đo đa dạng phù hợp với nhiều ứng dụng.
- Hệ thống lăng kính sáng rõ, EDM siêu bền.
- Định tâm laser, màn hình cân bằng điện tử giúp nhanh chóng cài đặt trạm
máy.
- Đo góc bằng, góc đứng liên tục với vi động vô cực.
- Chế độ bù tứ cực đảm bảm các số liệu đo được chính xác.
- Được tích hợp hệ thống đo không gương sử dụng laser.
- Phím nóng cho chức năng [ALL] ở cạnh máy.
- Hệ thống Software và Hardware onboard ổn định.
- Tất cả đều đóng gói trong một thùng nhỏ gọn.
1.4.3. Các bộ phận quan trọng của máy FLEXLINE TS06 ULTRA
Hình 1.2. Các bộ phận quan trọng của máy FLEXLINE TS06 ULTRA
1. Bộ phận ngắm sơ bộ
2. Bộ phận thích hợp dẫn hướng ánh sáng EGL
3. Vi động đứng
4. Pin
5. Đế cho pin GEB 111
16
6. Giá pin
7. Thị kính
8. Vòng điều quang
9. Tay xách
1.4.4.3. Các phím chức năng của máy
a. Các phím cứng (Fixed keys)
♦ [PAGE] : Chuyển sang trang tiếp theo khi giao diện có nhiều trang
17
màn hình.
♦ [MENU] : Truy cập vào chương trình ứng dụng, cài đặt, quản lý dữ
liệu, hiệu chỉnh, thông số kết nối, thông tin hệ thống và
truyền dữ liệu.
♦ [USER] : Phím được lập chương trình với chức năng từ menu [FNC]
♦ [FNC] : Truy cập nhanh vào chức năng đo hỗ trợ quá trình đo
♦ [ESC] : Thoát khỏi giao diện, trở về màn hình trước đó.
♦ : Xác nhận dữ liệu vào và tiếp tục trường tiếp theo.
♦ Trigger key : Phím Trigger có thể được cài đặt một trong 3 chức năng
(ALL, DIST, OFF). Nó được kích hoạt trong menu thiết lập
cấu hình.
♦ : Phím mũi tên để chọn các thông số yêu cầu
♦ : Những phím chức năng này được chỉ định cho những phím
dưới đáy màn hình
♦ : Các phím nhập ký tự chữ và số.
b. Các phím chức năng mềm (softkeys)
♦[ALL] : Đo và lưu kết quả.
♦[DIST] : Đo không lưu kết quả.
♦[REC] : Lưu kết quả.
♦[ENTER] : Xoá giá trị hiện tại, sẵn sàng nhập giá trị mới.
♦[ENH] : Nhập toạ độ.
♦[LIST] : Hiển thị những điểm có sẵn.
♦[FIND] : Tìm kiếm điểm.
♦[EDM] : Cài đặt chế độ đo dài
♦[N/NP] : Chuyển đổi giữa chế độ đo gương và không gương.
♦[DATA] : Chứa dữ liệu (có thể tìm kiếm trong khi đo. . .)
: Chế độ nhập số.
: Chế độ nhập chữ.
: Gương chuẩn được chọn.
: Gương mini được chọn.
: Gương 360
0
được chọn.
: Gương 360
0
mini được chọn.
19
: Xác định gương được chọn.
: Bluetooth được kết nối.
: Cổng USB được chọn.
- Các ký hiệu:
: Thể hiện khoảng cách nghiêng
: Thể hiện chênh cao
: Thể hiện khoảng cách ngang
1.4.4.4. Phím chức năng [FNC]
Với phím này ta có thể nhanh chóng gọi các chức năng cần thiết phục vụ
quá trình đo đạc, giúp chúng ta không mất thời gian vào main menu để hiệu chỉnh.
Tuy nhiên phím này chỉ kích hoạt được khi bạn đang trong một chương trình ứng
dụng cụ thể như (Q- Survey, Surveying, Stake Out, . . .).
Sau đây là các chức năng phụ chợ nổi bật ta có thể gọi từ phím [FNC]:
a. Offset.
Chức năng này được áp dụng đo với những điểm không thể đặt gương trực tiếp
hoặc ta không thể ngắm tới nó, thì ta sẽ đặt độ bù cho nó (bù chiều dài, dịch chuyển
ngang và cao độ). Giá trị góc và khoảng cách sẽ được tính trực tiếp tới điểm cần đo.
Ví dụ như hình vẽ dưới:
MP : Điểm đo
♦ Chọn điểm đã biết độ cao và nhập chiều cao gương
- PtHgt : Nhập độ cao của một điểm xác định
- hi : Nhập chiều cao máy
♦ ấn phím [ALL] để hoàn thành việc đo đạc và hiển thị độ cao tính toán
- AddTg : Thêm độ cao của điểm đã biết khác
- FACE : Bề mặt thứ 2 tiến hành đo tương tự
- Set : Xác nhận thay đổi và đặt chiều cao máy.
c. Hidden Point
Chương trình này cho phép đo tới một điểm mà ta không quan sát được bằng
cách sử dụng một thanh điểm ẩn đặc biệt.
Như hình vẽ:
Hình 1.9. Cách đo điểm ẩn
Trong đó:
P0 : Điểm trạm máy.
P1 : Điểm ẩn cần xác định
1-2 : Lần lượt Gương 1 và 2
d1 : Khoảng cách từ gương 1 đến điểm ẩn
d2 : Khoảng cách từ gương 2 đến điểm ẩn
22
Cách tiến hành xác định điểm ẩn đó như sau:
♦ ấn phím [FNC] ấn phím chuyển đến trang 2 trong phạm vi các ứng
dụng ta sẽ thấy:
Hình 1.10. Màn hình 2 của [FNC]
♦ Chọn Hiden Point (F2)
Hình 1.11. Chức năng đo điểm ẩn
Trên đó ta có thể vào ROD/EDM để định nghĩa thanh cài đặt EDM :
+ EDM-Model : Chuyển chế độ EDM
+ Prism type : Thay đổi kiểu gương
+ Prism Const : Hiển thị hằng số gương
+ Rod Length : Tổng chiều dài của thanh điểm ẩn
thời).
24
Hình 1.14. Trạng thái máy đã được cân bằng
Khi máy được cân bằng nhấn F4 [OK] để chấp nhận, tia laser dọi tâm và bọt thủy
điện tử sẽ tắt.
Hình 1.15. Thay đổi cường độ dọi tâm bằng laser
Ngoài ra, các bộ phận cân bằng của máy gắn liền với phần mềm thành một khối,
do đó khi máy được cân bằng thì các phần mềm hoạt động trên cơ sở đã cân bằng.
Đồng thời máy có vi động ngang là vô cùng, rất tiện ích cho quá trình đo nhanh.
b. Chức năng của hệ thống dẫn hướng bằng ánh sáng
Máy toàn đạc điện tử FLEXLINE TS06 ULTRA đựơc trang bị hệ thống ánh
sáng dẫn hướng EGL gồm hai nguồn ánh sáng nhấp nháy bên phía trên ống kính.
Chức năng này giúp người đứng máy dẫn hướng người cầm gương đi gương một
cách chính xác. khoảng cách tia sáng chiếu được lên tới 150m. Hệ thống này rất
hữu ích khi chuyển điểm thiết kế ra thực địa.
- Dải hoạt động của tia sáng 5 – 150m
- Trường nhìn 12, tại khoảng cách 100m
25
Copyright: Tài liệu đại học ©