BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRẦN THỊ THẢO

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC
PHƯƠNG PHÁP VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ QUAN
TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU
TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Hà Nội, 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRẦN THỊ THẢO

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC
PHƯƠNG PHÁP VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ QUAN
TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU
TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM

NGÀNH
: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO
THƠNG MÃ SỐ
: 9.58.02.05
CƠ SỞ ĐÀO TẠO : TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS. Trần Đắc Sử
2. TS. Vũ Đức Sỹ

Hà Nội, 2023


i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả và
số liệu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ cơng trình nào
khác.
Hà Nội, ngày ….. tháng …. năm 2023
Tác giả

Trần Thị Thảo


LỜI CẢM ƠN
Sau những năm học tập và nghiên cứu tại Trường Đại học Giao thông vận
tải, được sự chỉ dẫn nhiệt tình của các Thầy hướng dẫn, sự ủng hộ của Nhà trường,
sự giúp đỡ của Thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè, người thân, nghiên cứu sinh đã hoàn
thành luận án Tiến sĩ ngành Kỹ thuật xây dựng công trình giao thơng với đề tài
“Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp và xử lý kết quả quan trắc
độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam”.
Để hoàn thành luận án này, nghiên cứu sinh xin được gửi lời tri ân sâu sắc
nhất đến hai thầy hướng dẫn là PGS.TS. Trần Đắc Sử và TS. Vũ Đức Sỹ đã tận tình
chỉ bảo, định hướng, góp ý chun mơn và động viên nghiên cứu sinh từ khi bắt đầu

cho tới lúc hoàn thành các nghiên cứu của luận án.
Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn các Thầy Cô bộ môn Đường bộ, Bộ môn
Trắc địa - Trường Đại học Giao thông Vận tải và các Thầy cô trường Đại học Mỏ
Địa Chất đã giúp đỡ, cung cấp những tài liệu quý báu, luôn nhiệt tình hỗ trợ và tư
vấn cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình nghiên cứu luận án này.
Nghiên cứu sinh cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Khoa Cơng
trình, Phịng đào tạo Sau đại học đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ nghiên cứu
sinh trong quá trình nghiên cứu.
Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin cảm ơn gia đình và những người thân đã ln
chia sẻ, động viên ủng hộ nghiên cứu sinh cả về vật chất và tinh thần trong suốt
chặng đường làm nghiên cứu của mình.
Trân trọng cảm ơn!
Nghiên cứu sinh


MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan.............................................................................................................. i
Mục lục.................................................................................................................... iii
Danh mục các chữ viết tắt.......................................................................................vii
Danh mục các bảng................................................................................................viii
Danh mục các hình....................................................................................................x
MỞ ĐẦU................................................................................................................13
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC QUAN TRẮC VÀ XỬ LÝ SỐ
LIỆU QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU...18
1.1 Giới thiệu chung..............................................................................................18
1.1.1 Khái niệm về đất yếu...................................................................................18
1.1.2. Các phương pháp xử lý đất yếu..................................................................18
1.1.3. Lún cố kết của nền đất yếu và tác động của độ lún cố kết dư đến chất lượng của
các cơng trình giao thơng........................................................................................20

1.1.4. Mục đích, u cầu đối với cơng tác quan trắc độ lún nền đất yếu..............22
1.1.5. Các phương pháp quan trắc độ lún nền đất yếu..........................................23
1.1.6. Các phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu để xác định
các kết quả dự báo của đất...................................................................................25
1.2. Công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu trên thế giới
.......................................................................................................................... 28
1.2.1 Công tác quan trắc độ lún nền đất yếu trên thế giới....................................28
1.2.2. Công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu trên thế giới...............32
1.3. Công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu tại Việt Nam
35
1.3.1. Công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc dự án xây dựng cơ sở hạ tầng tuyến
đường phía Nam thành phố Đà Nẵng.......................................................................35
1.3.2. Công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc dự án cao tốc Nội Bài-Lào
Cai........................................................................................................................ 37
1.3.3. Một số cơng trình nghiên cứu về cơng tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ
lún nền đất yếu tại Việt Nam..................................................................................38
1.4. Công nghệ GNSS/CORS ứng dụng trong cơng tác quan trắc chuyển dịch biến
dạng cơng trình ở trên thế giới và ở Việt Nam.........................................................39


1.4.1. Trên thế giới...............................................................................................39
1.4.2. Ở Việt Nam................................................................................................43
1.5. Đánh giá chung về công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc trên thế giới và ở
Việt Nam.................................................................................................................44
1.5.1. Trên thế giới...............................................................................................44
1.5.2. Ở Việt Nam...............................................................................................45
1.6 Các hướng nghiên cứu chính trong luận án..................................................45
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC PHƯƠNG
PHÁP QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN NỀN ĐẤT YẾU
Ở VIỆT NAM........................................................................................................46

2.1 Phương pháp đo cao hình học từ giữa...........................................................46
2.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp...............................................................46
2.1.2 Phân tích ảnh hưởng đồng thời độ cong quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm
không nằm ngang đến kết quả đo............................................................................46
2.1.3 Nhận xét, đánh giá.......................................................................................49
2.2 Phương pháp đo kép trong đo cao hình học từ giữa.....................................50
2.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp................................................................50
2.2.2. Phân tích đánh giá mức độ ảnh hưởng đồng thời do độ cong quả đất,
chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang đến kết quả đo kép trong đo
cao hình học từ giữa.............................................................................................50
2.2.3. Nhận xét.....................................................................................................52
2.3. Nghiên cứu khả năng ứng dụng công nghệ GNSS/ CORS để quan trắc
độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu trong điều kiện Việt Nam...................52
2.3.1 Kiến thức chung về công nghệ GNSS/CORS..............................................52
2.3.2. Thiết lập trạm CORS..................................................................................57
2.3.3 Giải pháp quan trắc độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu bằng công

nghệ

GNSS /CORS........................................................................................................64
2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu. . .71
2.3.5. Thành lập chương trình xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp
yếu

trên đất

79

2.3.6. Đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ GNSS/CORS trong quan trắc
độ lún nền đường đắp trên đất yếu.......................................................................85

Kết luận chương 2.................................................................................................88


CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC XÁC ĐỊNH CÁC
KẾT QUẢ DỰ BÁO THEO PHƯƠNG PHÁP ASAOKA VÀ HYPERBOLIC
TRÊN CƠ SỞ KẾT QUẢ QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐẤT YẾU Ở VIỆT NAM
................................................................................................................................. 89
3.1 Phương pháp Asaoka......................................................................................89
3.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp Asaoka..................................................89
3.1.2 Nhận xét, đánh giá......................................................................................91
3.1.3 Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ chính xác xác định các kết quả dự báo
của nền đất yếu theo theo phương pháp Asaoka giải tích.....................................93
3.2 Phương pháp Hyperbolic..............................................................................100
3.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp..............................................................100
3.2.2 Nhận xét, đánh giá.....................................................................................102
3.2.3 Giải pháp nâng cao độ chính xác xác định các kết quả dự báo của nền đất
yếu theo phương pháp Hyperbolic giải tích........................................................102
3.3 Xây dựng chương trình máy tính để xử lý số liệu quan trắc độ lún bằng phương
pháp Asaoka và Hyperbolic..................................................................................109
3.3.1 Mục đích xây dựng chương trình tính.......................................................109
3.3.2 Sơ đồ khối của chương trình.....................................................................110
3.3.3 Chạy chương trình.....................................................................................111
Kết luận chương 3...............................................................................................115
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ
PHÂN TÍCH GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC PHƯƠNG PHÁP
QUAN TRẮC ĐỘ LÚN VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN
ĐẤT YẾU.............................................................................................................116
4.1. Thực nghiệm quan trắc thực nghiệm độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu
bằng công nghệ GNSS/CORS...............................................................................116
4.1.1. Lựa chọn tuyến đường quan trắc thực nghiệm.........................................116

4.1.2. Thiết kế, chế tạo mốc quan trắc lún..........................................................117
4.1.3. Thiết kế, thi cơng mốc quan trắc ngồi thực địa.......................................119
4.1.4. Lắp đặt thiết bị cho trạm quan trắc...........................................................120
4.1.5. Vận hành hệ thống trạm quan trắc............................................................120
4.2 Thực nghiệm xử lý số liệu quan trắc độ lún một số cơng trình giao thông thực tế
theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic............................................................134
4.2.1 Xử lý chuỗi số liệu quan trắc trên một số dự án tại Việt Nam bằng phương pháp
Asaoka................................................................................................................ 134


4.2.2 Xử lý chuỗi số liệu quan trắc trên một số dự án Y tại Hải Phòng bằng phương
pháp Hyperbolic giải tích.....................................................................................137
Kết luận chương 4...............................................................................................137
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................139
CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN CỦA NCS140
TÀI LIÊU THAM KHẢO...................................................................................142
Phụ lục 1: Số liệu quan trắc thực nghiệm mô phỏng...........................................1
Phụ lục 2: Số liệu và kết quả quan trắc thực nghiệm độ lún đường đắp trên
nền đất yếu..........................................................................................17
Phụ lục 3: Xử lý số liệu quan trắc độ lún dự án x ở kiên giang bằng phương
pháp Asaoka.......................................................................................47
Phụ lục 4: Xử lý số liệu quan trắc độ lún dự án y ở hải phòng bằng phương
pháp Asaoka.......................................................................................55
Phụ lục 5: Xử lý số liệu quan trắc độ lún dự án Y Hải Phịng theo phương
pháp Hyperbolic giải tích chính xác.................................................64
Phụ lục 6.1. Chương trình xử lý số liệu quan trắc độ lún theo phương pháp
Asaoka.................................................................................................80
Phụ lục 6.2. Chương trình xử lý số liệu quan trắc độ lún theo phương pháp
Hyperbolic..........................................................................................87
Phụ lục 7. Kết quả xử lý một chuỗi số liệu quan trắc tại dự án Y ở Hải

Phòng bằng các công cụ khác nhau..................................................95


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
CORS
GNSS
GPS
IGS
ITRF
NMEA
MAC
NRTK
LSP
LTSS
PVD
TCVN
DGNSS
FKP
GLONASS
MAC
RTK
RINEX
SBAS
VRS
RTCM

NTRIP

Tiếng Anh

Continuously Operating
Reference Station
Global Navigation Satellite
System
Global Positioning System
International GNSS Service
International Terrestrial
Reference Frame
National Marine Electronics
Association)
Master Auxiliary Concept
Network Real Time
Kinematic
Least Squares Principe

Giải thích
Trạm tham chiếu hoạt động liên tục
Hệ thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu
Hệ thống định vị toàn cầu
Tổ chức quốc tế về ứng dụng hệ
thống vệ tinh dẫn đường toàn cầu
Khung quy chiếu mặt đất quốc tế
Hiệp hội điện tử hàng hải quốc gia
(Mỹ)
Ý tưởng Chính- phụ
Mạng lưới đo động xử lý tức thời

Nguyên lý bình phương nhỏ nhất
Lý thuyết sai số
Prefabricated Vertical Drain Bấc thấm đứng

Tiêu chuẩn Việt Nam
Differential Global
Kỹ thuật đo phân sai GNSS
Navigation Satellite System
Flachen-Koreektur-Parameter Tham số hiệu chỉnh khu vực
Global Navigation Satellite Hệ thống vệ tinh dẫn đường tồn cầu
System
của Nga
Master Auxiliary Concept
Ý tưởng Chính - phụ
Real Time Kinematic
Đo động xử lý tức thời
Receiver Independent
Chuẩn dạng trao đổi dữ liệu độc lập
Exchange Format
máy thu
Satellite Based
Hệ thống hỗ trợ vệ tinh
Augmentation System
Virtual Reference Station
Trạm tham chiếu ảo
Radio Technical
Ủy ban kỹ thuật vô tuyến hàng hải
Commission for Maritime
Services
Networked Transport of
Truyền dẫn số liệu cải chính
RTCM via Internet Protocol RTCM qua giao thức internet



DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Các thiết bị công nghệ lắp đặt tại dự án East Coast Reclamation Project.31
Bảng 1.2. Sự phụ thuộc của một số thông số cố kết vào thời điểm bắt đầu quan trắc.33
Bảng 1.3. Sự phụ thuộc của một số thông số cố kết vào giãn cách giữa hai chu kỳ đo
................................................................................................................................. 33
Bảng 1.4 Kết quả xử lý số liệu quan trắc tại dự án cao tốc Hà nội- Lào Cai...........37
Bảng 1.5 Kết quả xử lý số liệu quan trắc lún tại dự án Hà Nội- Hải Phòng.............39
Bảng 2.1 Mức độ tương quan giữa ∆ℎ𝑓,𝑥 và ∆𝑆;𝑺 đối với máy thủy chuẩn 𝒊= 𝟐𝟎". 49
Bảng 2.3. Cấu trúc của tin nhắn GGA và các thông tin chi tiết của nó....................72
Bảng 2.4. Chỉ số chất lượng định vị RTK..............................................................73
Bảng 2.5. Cấu trúc của tin nhắn GST và các thơng tin chi tiết của nó.....................74
Bảng 2.6. Các tham số tính chuyển tọa độ từ hệ WGS- 84 sang hệ tọa độ VN- 2000 78
Bảng 2.7. Một đoạn tin nhắn trị đo theo định dạng tiêu chuẩn NMEA-0183..........82
Bảng 2.8. Tệp kết quả ở dạng chuỗi tin nhắn trị đo GGA........................................83
Bảng 2.9. Tệp kết quả ở dạng chuỗi tin nhắn trị đo GST.........................................84
Bảng 2.10. Kết quả tính chuyển tọa độ từ hệ tọa độ WGS84 sang hệ tọa độ VN2000
................................................................................................................................. 85
Bảng 2.11. Kết quả độ lún xác định bằng phương pháp thực nghiệm mô phỏng.....88
Bảng 3.1 Mức độ ảnh hưởng tương quan của các đại lượng theo giá trị R2............99
Bảng 3.2: Bảng thống kê các kết quả dự báo của nền đất yếu.................................99
Bảng 4.1. Một đoạn số liệu quan trắc ở chu kỳ 1 của điểm P1..............................124
Bảng 4.2. Kết quả xử lý số liệu quan trắc mốc P1 ở chu kỳ 1...............................125
Bảng 4.3. Một đoạn số liệu quan trắc mốc P2 ở chu kỳ 1......................................126
Bảng 4.4. Kết quả xử lý số liệu quan trắc mốc P2 ở chu kỳ 1...............................127
Bảng 4.5. Một đoạn số liệu quan trắc mốc P3 ở chu kỳ 1......................................128
Bảng 4.6. Kết quả xử lý số liệu quan trắc mốc P3 ở chu kỳ 1...............................129
Bảng 4.7. Một đoạn số liệu quan trắc mốc P4 ở chu kỳ 1......................................130
Bảng 4.8. Kết quả xử lý số liệu quan trắc mốc P4 ở chu kỳ 1...............................131
Bảng 4.9. Một đoạn số liệu quan trắc mốc P5 ở chu kỳ 1......................................132
Bảng 4.10. Kết quả xử lý số liệu quan trắc mốc P5 ở chu kỳ 1.............................133

Bảng 4.11. Kết quả quan trắc độ lún nền đường....................................................134


Bảng 4.12. Kết quả tính tốn tại bàn lún C2 và C8 bằng phương pháp Asaoka
đồ giải..................................................................................................135
Bảng 4.13. Số liệu quan trắc hiện trường của SP47- A Block 10..........................136
Bảng 4.14 Tổng hợp kết quả xử lý số liệu quan trắc SP47A Block 10..................136
Bảng 4.15. Bảng số liệu quan trắc bàn lún SP41-Block 10...................................137


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Hình ảnh đoạn đường bị lún xảy ra tại một số tuyến đường.....................21
Hình 1.2. Phương pháp đo cao hình học từ giữa......................................................23
Hình 1.3 a. Thiết bị đo lún sâu; b. Đầu đo áp lực nước lỗ rỗng..............................24
Hình 1.4 Các thiết bị cơng nghệ san lấp tạo mặt bằng sân bay Kansai....................29
Hình 1.5. a. Mốc quan trắc kép để quan trắc độ lún của hai lớp liền kề; b. Sử dụng
phương pháp từ tính để quan trắc độ lún của nhiều lớp đất c,d. Đồ thị
lún dựng theo kết quả quan trắc................................................................30
Hình 1.6. a. Đảo quốc Singapore (Phần màu hồng là phần bồi đắp mở rộng): b.
Xử lý đất yếu tại dự án East Coast Reclamation Project..........................31
Hình 1.7. Đồ thị diễn biến độ lún của bàn lún 0030600D1 theo thời gian...............33
Hình 1.8 Kết quả xử lý số liệu quan trắc độ lún......................................................35
Hình 1.9. a. Vị trí dự án trên bản đồ GoogeEarth; b. Quan trắc độ lún bằng máy
thủy bình; c. Các thiết bị quan trắc tự động; d. Xử lý số liệu bằng phương
pháp Asaoka.............................................................................................36
Hình 1.10 a. Đồ thị diễn biến độ lún theo thời gian; b. Xử lý số liệu theo phương
pháp Asaoka. c. Xử lý số liệu theo phương pháp Hyperbolic...................38
Hình 1.11. Giám sát dao động của cây cầu Wilford ở thành phố Notinham (Anh),...40
Hình 1.12. Giám sát dao động cầu bắc qua sơng Dương Tử (Trung Quốc).............41
Hình 1.13. Quan trắc biến dạng cầu Incheon ở Hàn Quốc.......................................41

Hình 1.14. Quan trắc biến dạng nhà cao tầng theo thời gian thực sử dụng công
nghệ GNSS ở thủ đơ Madrid (Tây ban nha).............................................42
Hình 1.15. Các trạm tham chiếu và trạm quan trắc để theo dõi dịch chuyển ngang
đập Tam Hiệp - Trung Quốc.....................................................................42
Hình 1.16. Hệ thống quan trắc cầu Cần Thơ bằng cơng nghệ GNSS/CORS...........44
Hình 2.1. Ảnh hưởng đo độ cong quả đất và chiết quang đứng của trục ngắm........47
Hình 2.2 Ảnh hưởng do trục ngắm khơng nằm ngang.............................................48
Hình 2.3. Sơ đồ đo kép trong đo cao hình học từ giữa............................................50
Hình 2.4 Tuyến đo cao áp dụng phương pháp đo kép kép.......................................52


Hình 2.5. Hệ thống vệ tinh dẫn đường tồn cầu GNSS...........................................53
Hình 2.6. Các thành phần của hệ thống mạng lưới trạm CORS...............................54
Hình 2.7. Phần mềm tại trạm chủ trung tâm của hệ thống trạm CORS...................56
Hình 2.8 Ăng ten thu tín hiệu vệ tinh GNSS của Leica...........................................57
Hình 2.9. Bộ thu và giải mã tín hiệu vệ tinh (CORS receiver)................................58
Hình 2.10. Các thành phần phần cứng của hệ thống trạm CORS............................59
Hình 2.11. Mở cổng nhận số liệu cho máy chủ ở trạm điều khiển trung tâm..........61
Hình 2.12. Thiết lập các thơng số kết nối qua giao thức NTRIP.............................62
Hình 2.13. Thiết lập định dạng số liệu trong phần mềm NRS-Server......................63
Hình 2.14. Nguyên lý định vị theo cơng nghệ CORS mạng....................................66
Hình 2.15. Ngun lý định vị RTK bằng cơng nghệ trạm CORS đơn.....................67
Hình 2.16. Sơ đồ của hệ thống quan trắc độ lún bằng cơng nghệ GNSS/CORS.....68
Hình 2.17. Các thành phần của hệ thống trạm quan trắc.........................................69
Hình 2.18. Module thu nhận và xử lý tín hiệu vệ tinh GNSS Trimble BD970........70
Hình 2.19. Sơ đồ truyền dẫn số liệu GNSS theo giao thức NTRIP.........................71
Hình 2.20. Hệ thống trạm quan trắc dựa trên cơng nghệ GNSS/CORS...................71
Hình 2.21. Giải mã dịng tin nhắn của trị đo GGA..................................................73
Hình 2.22. Giải mã dịng tin nhắn của trị đo GST...................................................74
Hình 2.23. Giao diện phần mềm lập trình Visual Studio 2019................................79

Hình 2.24. Sơ đồ khối bài toán xử lý số liệu quan trắc lún theo chuẩn định dạng
NMEA-0183.............................................................................................80
Hình 2.25. Giao diện chương trình xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp
trên đất yếu...............................................................................................81
Hình 2.26. Nguyên lý thực nghiệm mơ phỏng xác định độ lún bằng cơng nghệ
GNSS/CORS............................................................................................86
Hình 2.27. Khu vực bố trí trạm quan trắc thực nghiệm mơ phỏng..........................87
Hình 3.1. Phương pháp dự báo chỉ tiêu cố kết của đất theo phương pháp Asaoka
đồ giải.......................................................................................................89


Hình 3.2. Kết quả tính tốn xác suất của các chỉ tiêu dự báo theo các công thức
đánh giá độ chính xác của Asaoka............................................................91
Hình 3.3:. a.Xử lý số liệu quan trắc trên quốc lộ 61 Gò Quoa - Kiên Giang; b.
Trên tuyến cao tốc Hà Nội-Hải Phịng, đoạn Km 94+340........................92
Hình 3.4. Cách xác định các hệ số α và β (phương pháp Hyperbolic) bằng đồ giải. .101
Hình 3.5 Sự khác nhau cơ bản giữa phương pháp Hyperbolic đồ giải và giải tích 106
Hình 3.6 a. Chuỗi số liệu khơng xử lý được theo phương pháp Hyperbolic b.
Chuỗi số liệu có thể xử lý theo phương pháp Hyperbolic.......................107
Hình 3.7 Sơ đồ khối của chương trình...................................................................111
Hình 3.8. Kết quả xử lý số liệu dự án X ở Hải Phòng theo phương pháp Asaoka
đồ giải và kết quả xử lý số liệu bằng chương trình tính..........................113
Hình 4.1.Tuyến đường lựa chọn quan trắc thực nghiệm........................................116
Hình 4.2. Bản thiết kế mốc quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu.............118
Hình 4.3. Xác định chiều cao tâm pha ăng ten......................................................118
Hình 4.4. Bản vẽ thiết kế bố trí mốc quan trắc lún nền đường...............................119
Hình 4.5. Thi cơng gắn mốc quan trắc ngồi thực địa...........................................119
Hình 4.6. Hệ thống trạm quan trắc được lắp đặt ở ngoài thực địa.........................120
Hình 4.7. Phần mềm điều khiển hệ thống trạm quan trắc......................................121
Hình 4.8. Cài đặt địa chỉ IP cho trạm quan trắc.....................................................122

Hình 4.9. Kết quả xử lý số liệu quan trắc độ lún tại bàn lún C2 và C8.................135
Hình 4.10. Kết quả xử lý bằng phương pháp Asaoka bàn lún SP47-A Block 10...136


13
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ở mỗi quốc gia, giao thơng đường bộ có vị trí trọng yếu trong hệ thống giao
thơng vận tải, đóng vai trị quan trọng đối với quá trình phát triển kinh tế - xã hội,
góp phần bảo đảm quốc phịng, an ninh, nâng cao đời sống nhân dân.
Nước ta là nước đang phát triển nên nguồn nhân lực và vật lực dành cho xây
dựng cơ sở hạ tầng rất lớn, đặc biệt là các cơng trình giao thơng. Các cơng trình
giao thơng hiện đại đã được triển khai và đưa vào khai thác sử dụng như: tuyến cao
tốc Pháp Vân - Ninh Bình, TP Hồ Chí Minh - Trung Lương, Long Thành - Dầu
Giây, Hà Nội - Hải Phòng - Hạ Long, Nội Bài - Lào Cai... góp phần cải thiện một
cách tích cực hệ thống giao thông của Việt Nam. Tuy nhiên, so với yêu cầu của nền
kinh tế quốc dân thì những thành tựu đó vẫn cịn khiêm tốn, hơn nữa chất lượng của
nhiều cơng trình giao thơng tại Việt Nam nói chung và các tuyến đường cao tốc nói
riêng chưa đáp ứng được mục tiêu đề ra và chưa thực sự tương xứng với suất đầu
tư xây dựng. Có những tuyến vừa đưa vào khai thác sử dụng đã bị lún nứt như: cao
tốc Nội Bài-Lào Cai, Đà Nẵng - Quảng Ngãi, đường dẫn cầu Cổ Chiên, QL61…
Mặt khác, tuy được cải thiện nhiều nhưng nhìn chung hệ thống kết cấu hạ tầng giao
thơng nước ta vẫn cịn trong tình trạng lạc hậu, tiêu chuẩn kỹ thuật ở mức thấp, tốc
độ phát triển chậm [2].
Để đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội trong tương lai gần chúng ta cần
triển khai các dự án giao thông quan trọng. Chỉ riêng trong lĩnh vực đường bộ cao
tốc sẽ triển khai khoảng 8000 km đường cao tốc gồm các tuyến: Tuyến cao tốc Bắc
Nam (phía Đơng) CT-01 từ Hà Nội đến Cần Thơ gồm 16 đoạn dài 1611 km, tuyến
cao tốc Bắc Nam (phía Tây) CT-02 dài 1269 km và các tuyến cao tốc địa phương
với chiều dài trên 5000 km [26]. Việc xây dựng và đưa các dự án này vào vận hành

sẽ cải thiện một cách cơ bản bức tranh giao thông của Việt Nam. Để triển khai các
dự án nói trên cần phải giải phóng một diện tích đất rất lớn mà trong số đó diện tích
đất yếu cần phải xử lý sẽ là khơng nhỏ. Vì vậy một khối lượng công tác xử lý đất
yếu, quan trắc và xử lý số liệu quan trắc trong quá trình xử lý đất yếu rất lớn sẽ địi
hỏi những người làm công tác chuyên môn phải giải quyết.


Trong lĩnh vực xử lý nền đất yếu đã có một số đề tài nghiên cứu [12], [21],[23]
[25] [29]… nhưng phần lớn các đề tài do các chuyên gia về địa kỹ thuật chủ trì đều
đi sâu vào nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật để cải thiện các các chỉ tiêu cơ lý hoặc
thúc đẩy nhanh chóng q trình cố kết của đất nhằm đảm bảo yếu tố kỹ thuật và
kinh tế cho các dự án. Tới nay chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu sâu về vấn đề
xử lý số liệu quan trắc độ lún để đánh giá độ chính xác của các kết quả dự báo độ
lún và các kết quả dự báo của đất yếu dẫn đến việc chưa kiểm sốt tốt chất lượng
của cơng tác quan trắc nói riêng và chất lượng xử lý đất yếu nói chung. Khi được
tiếp cận với các hồ sơ nghiệm thu quá trình xử lý đất yếu, NCS thấy là độ cố kết của
đất khi nghiệm thu đều đạt hoặc vượt yêu cầu đề ra trong chỉ dẫn kỹ thuật và tiêu
chuẩn nhiệm thu, nhưng có một số đoạn đường trên nền đất yếu bị lún nứt gây phá
hoại kết cấu mặt đường sau khi tuyến đường mới được đưa vào khai thác sử dụng.
Nguyên nhân dẫn tới các hư hỏng này nằm ở chỉ dẫn kỹ thuật và tiêu chuẩn nhiệm
thu hay ở số liệu đầu vào? Nếu chỉ dẫn kỹ thuật và tiêu chuẩn nhiệm thu có đủ độ tin
cậy, đã được sử dụng phổ biến và đã được chứng thực tính hiệu quả trong thực tế thì
ngun nhân gây ra lún dẫn tới hư hỏng có thể nằm ở khâu thu thập số liệu đầu vào
và ngược lại.
Vì vậy, để góp phần nâng cao chất lượng và đảm bảo yếu tố kinh tế và kỹ
thuật cho các tuyến đường giao thông xây dựng trên nền đất yếu ở Việt Nam thì cần
phải áp dụng các cơng nghệ, thiết bị tiến tiến trên thế giới, đặc biệt là công nghệ số,
nâng cao chất lượng công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường
đắp trên đất yếu. Chất lượng cơng trình được đảm bảo sẽ là một yếu tố quan trọng
mang lại hiệu quả cho nguồn vốn đầu tư.

Xuất phát từ vấn đề thực tế này nên NCS lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu nâng
cao độ chính xác phương pháp và xử lý kết quả quan trắc độ lún nền đường đắp
trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam” để làm đề tài nghiên cứu của mình.
Nội dung của đề tài sẽ đề xuất giải pháp quan trắc lún bằng công nghệ trạm
tham chiếu hoạt động liên tục GNSS/CORS, đưa ra một số giải pháp có cơ sở khoa
học chặt chẽ để nâng cao độ chính xác phương pháp quan trắc độ lún và xử lý số
liệu quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu giúp người sử dụng biết được chất
lượng


các số liệu được cung cấp, qua đó hạn chế được các sự cố về nền móng cho cơng
trình. Vì vậy, đề tài nghiên cứu này mang tính cấp thiết trong giai đoạn hiện nay khi
nước ta đang chuẩn bị triển khai các dự án giao thông quan trọng.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp đo cao hình học để quan
trắc độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu trong điều kiện địa hình khơng thuận lợi.
- Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ trạm tham chiếu hoạt động liên tục GNSS
/ CORS để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu.
- Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ
lún nền đất yếu để xác định và đánh giá độ chính xác các kết quả dự báo của đất
theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng của nghiên cứu của luận án:
Đối tượng nghiên cứu của luận án là các giải pháp kỹ thuật nhằm cải tiến và
nâng cao độ chính xác phương pháp quan trắc và phương pháp xử lý số liệu quan
trắc độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu.
b. Phạm vi nghiên cứu của luận án:
+ Về giải pháp nâng cao độ chính xác phương pháp quan trắc độ lún nền
đường đắp trên đất yếu trong điều kiện địa hình khơng thuận lợi, đề tài nghiên cứu
nâng cao độ chính xác phương pháp quan trắc độ lún bề mặt nền đường bằng đo cao

hình học.
+ Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ trạm tham chiếu hoạt động liên tục
GNSS- CORS áp dụng trong quan trắc độ lún bề mặt nền đường đắp trên nền đất
yếu.
+ Về giải pháp nâng cao độ chính xác công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún
bề mặt nền đường đắp trên đất yếu, đề tài nghiên cứu phương pháp Asaoka và
phương pháp Hyperbolic.
4. Nội dung nghiên cứu:
- Nội dung 1: Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp đo cao hình
học từ giữa để quan trắc độ lún nền đất yếu trong điều kiện địa hình khơng thuận
lợi.


- Nội dung 2: Nghiên cứu nâng cao độ chính xác và ứng dụng công nghệ
GNSS/ CORS để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt
Nam.


- Nội dung 3: Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp xử lý số liệu
quan trắc độ lún nền đất yếu theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp thống kê: Thu thập, thống kê các tài liệu đã có; cập nhật các
thơng tin trên mạng internet; tổng hợp, phân tích các tài liệu và các kết quả nghiên
cứu, kế thừa có chọn lọc các thành quả có liên quan đến đề tài.
- Phương pháp tốn học: Sử dụng các cơng cụ tốn học của toán cao cấp, lý
thuyết xác suất thống kê và lý thuyết sai số.
- Phương pháp so sánh: Phương pháp so sánh được sử dụng để đối chiếu với
các kết quả nghiên cứu khác hoặc các nội dung liên quan trên cơ sở đó rút ra các kết
luận hoặc các giải pháp kỹ thuật phù hợp cho việc thực hiện các mục tiêu nghiên
cứu.

- Phương pháp chuyên gia: Học hỏi tri thức, kinh nghiệm của các chuyên gia
- Phương pháp ứng dụng công nghệ tin học: Sử dụng các phần mềm lập
trình, lập các bảng tính để tự động hóa q trình tính tốn.
- Phương pháp thực nghiệm: Xây dựng mơ hình thực nghiệm mơ phỏng,
thực nghiệm tại hiện trường và thực nghiệm xử lý kết quả quan trắc của một số
cơng trình thực tế để kiểm chứng lý thuyết.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
a. Ý nghĩa khoa học
- Khảo sát, phân tích, đánh giá mối tương quan ảnh hưởng đồng thời độ cong
quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang trong đo cao hình học từ
giữa đến kết quả quan trắc độ lún nền đất yếu.
- Đề xuất ứng dụng phương pháp đo kép trong đo cao hình học từ giữa để
quan trắc độ lún nền đất yếu trong điều kiện địa hình khơng thuận lợi.
- Bước đầu ứng dụng cơng nghệ GNSS/CORS để quan trắc độ lún nền đường
đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam.
- Nâng cao độ chính xác phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất
yếu theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic dựa trên nguyên lý bình phương tối
thiểu và lý thuyết sai số trong Trắc địa.


b. Ý nghĩa thực tiễn
-Trong điều kiện địa hình khơng thuận lợi, kết quả nghiên cứu nâng của đề tài
là cơ sở để kiến nghị các cán bộ kỹ thuật ứng dụng phương pháp đo kép trong đo
cao hình học từ giữa để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu.
- Kết quả nghiên cứu bước đầu ứng dụng công nghệ hiện đại GNSS/CORS để
quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài nâng cao độ chính xác cơng tác xử lý số liệu
quan trắc độ lún nền đất yếu theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic giải tích để
các cán bộ kỹ thuật đánh giá được độ tin cậy của các kết quả dự báo và chất lượng
của các chuỗi số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu.

7. Các điểm mới của luận án
a. Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp đo cao hình học từ giữa để
áp dụng quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện địa hình khơng
thuận lợi.
b. Nghiên cứu ứng dụng và nâng cao độ chính xác cơng nghệ GNSS/ CORS
để áp dụng quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam.
c. Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp xử lý kết quả quan trắc độ
lún nền đất yếu theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic dựa trên nguyên lý bình
phương tối thiểu và lý thuyết sai số trong Trắc địa.
8. Kết cấu của luận án
Luận án gồm có 4 chương được bố cục như sau:
Chương 1: Tổng quan về công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún
nền đất yếu.
Chương 2: Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp quan trắc độ lún
nền đường đắp trên đất yếu ở Việt Nam.
Chương 3: Nghiên cứu nâng cao độ chính xác phương pháp xác định các kết
quả dự báo của đất yếu bằng phương pháp Asaoka và Hyperbolic trên cơ sở kết quả
quan trắc độ lún nền đất yếu ở Việt Nam.
Chương 4: Xây dựng mơ hình nghiên cứu thực nghiệm và phân tích giải
pháp nâng cao độ chính xác phương pháp quan trắc độ lún và xử lý số liệu quan trắc
độ lún nền đất yếu.