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 THẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG
MÃ SỐ: 9.58.02.05

TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

HÀ NỘI - 2023


Cơng trình được hồn thành tại:
Bộ mơn Đường Bộ, Khoa Cơng Trình,
Trường Đại học Giao thơng Vận tải

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS Trần Đắc Sử, Trường Đại học Giao thông Vận tải
2. TS. Vũ Đức Sỹ, Trường Đại học Giao thông Vận tải

Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Hữu Trí- Viện KH& CNGTVT
Phản biện 2: PGS.TS Trần Khánh - Trường Đại học Mỏ địa chất
Phản biện 3: PGS.TS Đỗ Thắng- Trường Đại học Thủy Lợi.
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp
tại Trường Đại học Giao thông vận tải vào hồi …..giờ … ngày …
tháng… năm…

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc Gia Việt Nam
- Thư viện Trường Đại học Giao thông Vận tải


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất nước ta đang phát triển nên nguồn lực cho xây dựng hạ tầng
lớn, đặc biệt là các cơng trình giao thơng. Hiện nay nước ta đã xây
dựng hàng ngàn kilomet đường các loại, trong đó nhiều tuyến
đường xây dựng trên vùng đất yếu, đặc biệt khu vực Tây Nam Bộ.
Một số tuyến đường giao thông bị lún dẫn tới hư hỏng kết cấu mặt
đường sau một thời gian đưa vào sử dụng. Các kết quả dự báo đều
đạt và vượt yêu cầu đề ra được lưu giữ trong hồ sơ nghiệm thu q
trình xử lý đất yếu.
Có một số ngun nhân gây ra hiện tượng lún, nứt trên các tuyến
đường xây dựng trên nền đất yếu, trong đó có nguyên nhân xuất phát
từ tình trạng đất yếu chưa được cố kết đầy đủ.
Đã có nhiều đề tài nghiên cứu về địa kỹ thuật đi sâu vào nghiên
cứu giải pháp xử lý nền đất yếu. Tuy nhiên cịn khá khiêm tốn các
cơng trình nghiên cứu sâu về phương pháp nâng cao độ chính xác quan
trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún để xác định và đánh giá độ chính
xác các kết quả dự báo của đất yếu. Các tiêu chuẩn nghiệm thu quan
trắc nến đất yếu cũng chưa có chỉ dẫn cụ thể đánh giá chất lượng số
liệu quan trắc, việc này đã gây ra các khó khăn nhất định cho việc áp
dụng các phương pháp xác định độ lún cố kết.
Xuất phát từ vấn đề thực tế này nên nghiên cứu sinh 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.
2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
- Mục tiêu nghiên cứu là nâng cao độ chính xác phương pháp và
xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều
kiện Việt Nam.


2
- Đối tượng nghiên cứu 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 bề mặt nền đường đắp trên nền đất yếu.
- Phạm vi nghiên cứu thuộc lĩnh vực quan trắc độ lún bề mặt nền
đường đắp trên đất yếu trong điều kiện Việt Nam.
3. Nội dung nghiên cứu:
- 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.
- Nghiên cứu nâng cao độ chính xác và ứng dụng cơng nghệ GNSS/
CORS để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện
Việt Nam.
- 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.
4. Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp: thống kê, so sánh, toán học, chuyên gia, ứng dụng
tin học, thực nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
a. Ý nghĩa khoa học:
- Khảo sát, phân tích, đánh giá mức độ ảnh hưởng đồng thời độ
cong quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm khơng nằm ngang trong

đo cao hình học từ giữa đến kết quả quan trắc độ lún nền đất yếu.
- 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 công 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.


3
b. Ý nghĩa thực tiễn
- Trong điều kiện địa hình không thuận lợi, kết quả nghiên cứu 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 công 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 công 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. Cấu trúc và nội dung luận án:
Luận án gồm có 4 chương được bố cục như sau:


4
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

1.1 Giới thiệu chung.
1.2. Công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu
trên thế giới.
1.2.1 . Công tác quan trắc độ lún nền đất yếu trên thế giới.
1.2.2 . Công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu trên thế giới.
1.3. Công tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu
tại Việt Nam.
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.
1.3.2. Cơng tác quan trắc và xử lý số liệu quan trắc dự án cao tốc Nội
Bài-Lào Cai.
1.3.3. Một số cơng trình nghiên cứu về công tác quan trắc và xử lý số
liệu quan trắc độ lún nền đất yếu tại Việt Nam.
1.4. Công nghệ GNSS/CORS ứng dụng trong công tác quan trắc
chuyển dịch biến dạng cơng trình ở trên thế giới và ở Việt Nam.
1.5. Đánh giá chung về công tác quan trắc và xử lý số liệu quan

trắc trên thế giới và ở Việt Nam.
1.5.1. Trên thế giới:
- Công tác quan trắc các dự án lớn tại các nước phát triển trên thế giới
được thực hiện một cách cẩn thận, tuân thủ theo quy trình đo bằng các
thiết bị cơng nghệ hiện đại nên kết quả quan trắc đạt chất lượng tốt.
- Công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu rất được coi trọng
nên có nhiều các cơng trình hoa học nghiên cứu về cơng nghệ và
phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu.


5
- Hai phương pháp được ứng dụng phổ biến để xử lý số liệu quan trắc độ
lún nền đất yếu là phương pháp Asaoka đồ giải và Hyperbolic đồ giải.
1.5.2. Ở Việt Nam:
- Trong công tác quan trắc độ lún nền đất yếu áp dụng chủ yếu phương
pháp đo cao hình học. Tuy nhiên trong những điều kiện địa hình không
thuận lợi mà không thể tuân thủ đo theo quy phạm thì chưa có nhiều
cơng trình nghiên cứu sâu để tìm ra các giải pháp nâng cao độ chính
xác của phương pháp đo này.
- Trong công tác quan trắc độ lún nền đất yếu hiện nay, chưa có cơng
trình nghiên cứu sâu về ứng dụng công nghệ GNSS- CORS để quan
trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu.
- Trong công tác xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu thường áp
dụng phương pháp Asaoka đồ giải và Hyperbolic đồ giải. Trong tiêu
chuẩn ngành giao thông chưa có hướng dẫn cụ thể về cách đánh giá
độ chính xác các kết quả dự báo.
1.6. Các hướng nghiên cứu chính trong luận án:
- Giải pháp nâng cao độ chính xác phương pháp đo cao hình học từ
giữa để quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu trong điều kiện
địa hình khơng thuận lợi.

- Nghiên cứu nâng cao độ chính xác và ứng dụng cơng nghệ trạm tham
chiếu hoạt động liên tục GNSS-CORS để quan trắc độ lún nền đường
đắp trên nền đất yếu trong điều kiện Việt Nam.
- Giải pháp nâng cao độ chính xác phương pháp xử lý số liệu quan
trắc độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu theo phương pháp Asaoka
và phương pháp Hyperbolic.


6
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

2.1 Phương pháp đo cao hình học từ giữa
2.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp:
2.1.2 Phân tích mức độ ảnh hưởng đồng thời độ cong quả đất, chiết
quang đứng và trục ngắm không nằm ngang đến kết quả đo.
Trong đo cao hình học từ giữa có nhiều nguồn sai số ảnh hưởng
đến độ chính xác kết quả quan trắc độ lún. Tuy nhiên, sai số do độ
cong quả đất, chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang ảnh
hưởng nhiều nhất đến kết quả đo.Vì vậy, nghiên cứu sinh tiến hành
nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các nguồn sai số trên đến kết quả
quan trắc độ lún nền đất yếu.
2.1.2.1. Ảnh hưởng do độ cong quả đất và chiết quang đứng
Nguyên lý về ảnh hưởng độ cong quả đất và chiết quang đứng đến đo
cao hình học từ giữa được mơ tả như hình vẽ (2.1).

Hình 2.1. Ảnh hưởng đo độ cong quả đất và chiết quang đứng
của trục ngắm.

Số hiệu chỉnh do độ cong quả đất và chiết quang đứng 𝑉ℎ𝑓 được xác
định bằng công thức (2.4)
𝑉ℎ𝑓 =

0.42
𝛥𝑆 ∑ 𝑆
𝑅

(2.4)

2.1.2.2. Ảnh hưởng do trục ngắm không nằm ngang


7
Máy thủy bình sử dụng trong đo cao hình học ln tồn tại sai số
góc i do tia ngắm khơng nằm ngang, sai số này gây ra sai số khi đo
cao mơ tả bằng hình vẽ (2.2).

Hình 2.2 Ảnh hưởng do trục ngắm không nằm ngang
Số hiệu chỉnh (mức độ ảnh hưởng) do trục ngắm không nằm ngang
𝑉ℎ𝑥 được xác định bằng công thức (2.10)
𝑉ℎ𝑥 =

𝑖"
𝛥𝑆
𝜌"

(2.10)

2.1.2.3. Ảnh hưởng đồng thời do độ cong quả đất, chiết quang đứng

và trục ngắm khơng nằm ngang.
Theo (hình 2.1), (hình 2.2) thì:
∆ℎ𝑓,𝑥 = 𝑉ℎ𝑓 + 𝑉ℎ𝑥
(2.12)
0.42
∑𝑆
R

∆ℎ𝑓,𝑥 = 𝛥𝑆(

+

𝑖"
)
𝜌"

(2.13)

∆ℎ𝑓,𝑥 là số hiệu chỉnh (mức độ ảnh hưởng đồng thời) do độ cong quả
đất, chiết quang đứng và trục ngắm không nằm ngang.
Xét công thức (2.13) thì ∆ℎ𝑓,𝑥 là hàm số ln ln đồng biến và phụ
thuộc vào các đối số 𝛥𝑆; ∑ 𝑆 ; 𝑖 ".
Nhận xét: Qua khảo sát mối tương quan giữa ∆ℎ𝑓,𝑥 và 𝛥𝑆; ∑ 𝑆 ta thấy
trong đo cao hình học từ giữa, đại lượng ∆ℎ𝑓,𝑥 phụ thuộc chủ yếu vào
độ chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau, cho nên
khi đo trên địa hình khơng thuận lợi phải ưu tiên điểm đặt máy sao
cho độ chênh lệch khoảng cách là nhỏ nhất.
2.2 Phương pháp đo kép trong đo cao hình học từ giữa



8
2.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp:

Hình 2.3. Sơ đồ đo kép trong đo cao hình học từ giữa
Chọn 2 trạm máy J, J’ ở nơi đất ổn định thuận tiện cho công tác đo đạc
và sao cho S1 S2’, S’1  S2
1

ℎ𝐴𝐵𝑇𝐵 = 2 [(𝑎 − 𝑏) + (𝑎′ − 𝑏′)]

(2.16)

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.
∆𝑇𝐵
ℎ𝑓,𝑥 =

0.21
(∆𝑆 ∑ 𝑆
𝑅

+ ∆𝑆 ′ ∑ 𝑆 ′ ) +

1 𝑖"
(∆𝑆
2 𝜌"

+ ∆𝑆 ′ ) (2.26)


∆𝑇𝐵
ℎ𝑓,𝑥 là số hiệu chỉnh do ảnh hưởng đồng thời độ cong quả đất, chiết
quang đứng và trục ngắm không nằm ngang đến kết quả đo kép chênh
cao bằng phương pháp đo cao hình học từ giữa.
Xét cơng thức (2.26) thì ∆𝑇𝐵
ℎ𝑓,𝑥 là hàm số ln ln đồng biến và
phụ thuộc vào các giá trị: ∆𝑆 ; ∑ 𝑆 ; ∆𝑆 ′ ; ∑ 𝑆 ′.
Nhận xét :Trường hợp đo kép bằng phương pháp đo cao hình học
từ giữa thì ∆𝑇𝐵
ℎ𝑓,𝑥 phụ thuộc chủ yếu vào giá trị tổng độ lệch của chênh
lệch tia ngắm tại hai trạm máy. Vì vậy, khi đo trên địa hình khơng
thuận lợi phải chú ý ưu tiên chọn các điểm đặt máy sao cho chênh lệch
tia ngắm của hai trạm máy xấp xỉ bằng nhau để giảm thiểu tối đa ảnh
hưởng trên.


9
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.
2.3.1 Kiến thức chung về công nghệ GNSS/CORS
2.3.2. Thiết lập trạm CORS
2.3.3 Giải pháp quan trắc độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu
bằng công nghệ GNSS /CORS
2.3.3.1. Nguyên lý quan trắc chuyển dịch cơng trình bằng cơng nghệ
GNSS/CORS
- Phương trình tính tốn chuyển dịch biến dạng cơng trình được thể
hiện theo cơng thức( 2.33)
dp = Rp’ - Rp = dp(Xp, Yp, Hp, t)
(2.33)

- Đại lượng dịch chuyển đứng (độ lún): S = Hi (t+1) - Hi (t) (2.34)
2.3.3.2. Các kỹ thuật định vị theo công nghệ trạm CORS
1. Kỹ thuật trạm tham chiếu ảo
2. Kỹ thuật định vị theo trạm CORS đơn.
2.3.3.3. Thiết kế hệ thống quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu
bằng công nghệ GNSS/CORS
Hệ thống quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu được
thiết lập dựa trên kỹ thuật định vị theo công nghệ trạm CORS đơn, bao
gồm hai phần chính: hệ thống trạm CORS và hệ thống trạm quan trắc.
Sơ đồ của hệ thống quan trắc bằng công nghệ GNSS/CORS được thiết
kế xây dựng thể hiện như ở hình 2.16.


10

Hình 2.16. Sơ đồ của hệ thống quan trắc độ lún
bằng công nghệ GNSS/CORS
2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường đắp
trên đất yếu.
2.3.4.1. Cấu trúc dữ liệu quan trắc theo định dạng tiêu chuẩn NMEA-0183
Cấu trúc dữ liệu theo định dạng tiêu chuẩn NMEA-0183 được xây
dựng bởi Hiệp hội Điện tử Hàng hải Quốc gia Mỹ (National Marine
Electronics Association - NMEA) nên được gọi là tiêu chuẩn NMEA.
Hiện nay phiên bản NMEA-0183 đang được sử dụng rộng rãi hơn cả.
Có nhiều loại tin nhắn trong cấu trúc dữ liệu theo định dạng tiêu chuẩn
NMEA thu được trong định vị theo công nghệ GNSS/CORS/RTK.
Đặc biệt có hai loại tin nhắn GGA và GST mà người sử dụng cần quan
tâm trong quá trình xử lý số liệu để nâng cao độ chính xác kết quả
quan trắc.
Các thơng tin của một dịng tin nhắn trị đo GGA được giải mã cụ

thể như ở hình 2.21.


11

Hình 2.21. Giải mã dịng tin nhắn của trị đo GGA
Chỉ số chất lượng định vị RTK có 6 mức độ khác nhau từ mức 0
đến mức 5. Khi đo RTK nếu chỉ số này là 4 thì có nghĩa là trị đo này
đã được hiệu chỉnh từ trạm CORS và người đo sẽ lấy trị đo này.
Các thông tin của một dòng tin nhắn trị đo GST được giải mã cụ
thể như ở hình 2.22.

Hình 2.22. Giải mã dịng tin nhắn của trị đo GST
Dòng tin nhắn GGA cho biết những trị đo nào đã được cải chính vị
trí từ trạm CORS và đạt yêu cầu độ chính xác (trị đo Fixed), còn dòng
tin nhắn GST cho biết sai số vị trí điểm đo đã được cải chính nhưng
có giá trị nhỏ nhất.
2.3.4.2. Phương pháp xử lý dữ liệu quan trắc độ lún theo định dạng
tiêu chuẩn NMEA-0183
Các bước tiến hành:


12
- Bước 1: Kiểm tra tính tồn vẹn (tính đầy đủ) của các thông tin
trong chuỗi tin nhắn trị đo.
- Bước 2: Lọc ra những tin nhắn có tọa độ đã được hiệu chỉnh vị trí.
- Bước 3: Lọc những tin nhắn có tọa độ đã được hiệu chỉnh vị trí
nhưng có sai số vị trí nhỏ nhất.
- Bước 4: Tính đổi tọa độ.
- Bước 5: Đánh giá độ chính xác của kết quả đo.

[𝑣 𝑣 ]

ℎ ℎ
𝑚ℎ = ±√ 𝑛−1

(2.39)

- Bước 6: Xác định các đại lượng chuyển dịch:
Đại lượng dịch chuyển đứng (độ lún): S = Hi (t+1) - Hi (t) (2.41)
2.3.5. Thành lập chương trình xử lý số liệu quan trắc độ lún nền
đường đắp trên đất yếu.
2.3.5.1.Cơng cụ thành lập chương trình.
Chương trình này được viết bằng cơng cụ lập trình Visual Studio 2019
do Microsoft phát triển.
2.3.5.2. Thiết kế xây dựng chương trình.
Chương trình phân tích, xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đường
đắp trên đất yếu có tên là GNSS Soft (hình 2.25).

Hình 2.25. Giao diện chương trình xử lý số liệu quan trắc độ lún
nền đường đắp trên đất yếu


13
2.3.6. Đánh giá khả năng ứng dụng công nghệ GNSS/CORS trong
quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu.
Để đánh giá khả năng ứng dụng của công nghệ GNSS/CORS trong
quan trắc độ lún nền đường đắp trên đất yếu, tác giả đã tiến hành một thực
nghiệm mô phỏng nhằm xác định độ chính xác của phương pháp. Nguyên
lý của thực nghiệm mô phỏng dựa trên sự thay đổi chiều cao của ăng ten
theo phương thẳng đứng giữa hai thời điểm quan trắc (hình 2.26).


Hình 2.26. Nguyên lý thực nghiệm mô phỏng xác định độ lún bằng
công nghệ GNSS/CORS.
Để xác định độ lún cần thực hiện ít nhất hai chu kỳ quan trắc.
Trong phần thực nghiệm mô phỏng này thực hiện quan trắc 5 chu kỳ,
sau mỗi chu kỳ thay đổi chiều cao ăng ten đi một khoảng nhất định.
Khoảng thay đổi chiều cao ăng ten được đo trực tiếp bằng thước thép.
Khoảng thay đổi chiều cao này chính là độ lún dùng để đối chứng với
độ lún xác định bằng hệ thống quan trắc.
Khu vực đặt trạm quan trắc thực nghiệm mô phỏng tại đường
Xuân Tảo, khoảng cách từ trạm quan trắc thực nghiệm mô phỏng đến
trạm CORS là 3058.321 m.


14
Bảng 2.11. Kết quả độ lún xác định bằng phương pháp
thực nghiệm mô phỏng:
Độ lún (mm)

Lần
quan
trắc

Thời gian

Độ cao
(m)

1


14h20’
10/12/2021

6.657

2

14h35’
10/12/2021

3

14h50’
10/12/2021

4

15h05’
10/12/2021

5

15h20’
10/12/2021

Đo trực tiếp
bằng thước
thép

Đo bằng công

nghệ
GNSS/CORS

Chênh lệch
độ lún

-9

-7

2

-15

-12

3

-7

-8

1

-9

-11

2


6.650

6.638

6.630

6.619

Trong bảng 2.11 thể hiện giá trị độ lún xác định bằng công nghệ
GNSS/CORS và đo trực tiếp bằng thước thép gắn trên mốc quan trắc, độ
chênh lệch độ lún lớn nhất là 3 mm, nhỏ nhất là 1mm.
Kết luận chương 2:
1. Khi quan trắc độ lún nền đất yếu trong những điều kiện địa hình
khó khăn, phương pháp đo kép đã đạt được yêu cầu độ chính xác góp
phần nâng cao độ chính xác của phương pháp quan trắc độ lún bằng
phương pháp đo cao hình học từ giữa.
2. Hệ thống quan trắc được thiết kế phát triển dựa trên nền tảng
công nghệ của Trimble hoàn toàn đáp ứng được cho việc quan trắc
chuyển dịch cơng trình và độ lún nền đường đắp trên đất yếu.


15
3. Số liệu quan trắc thu được theo định dạng tiêu chuẩn NMEA0183 và việc xử lý thông tin trị đo bằng chương trình tính trong luận
án này đã nâng cao được độ chính xác và hiệu quả cơng việc quan trắc
độ lún nền đất yếu.
4. Theo kết quả nghiên cứu của đề tài này thì cơng nghệ GNSS/CORS
đáp ứng được u cầu độ chính xác trong cơng tác quan quan trắc độ lún
bề mặt nền đường đắp trên đất yếu với độ chính xác cỡ 5mm.
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
3.1 Phương pháp Asaoka
3.1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp Asaoka
Nội dung của phương pháp Asaoka dựa trên lý thuyết cố kết một
chiều của Terzaghi, được biểu diễn bằng phương trình (3.1):
Si = α + βSi-1
(3.1)
Đây là phương pháp đồ giải nên các hệ số α, β và độ lún giới hạn
Sgh được xác định bằng đồ thị. Từ các hệ số α, β và Sgh sẽ tính ra các
yếu tố dự báo : Độ cố kết U của đất, độ lún dư…
3.1.2 Nhận xét:
- Ưu điểm : Phương pháp Asaoka đồ giải xác định các yếu tố bằng
đồ thị, không cần các cơng cụ tính tốn phức tạp nên phù hợp với điều
kiện làm việc tại hiện trường tại thời điểm đó.
- Tồn tại:
+ Các hệ số α, β và độ lún giới hạn Sgh được xác định bằng đồ thị
nên trong một số trường hợp cho độ chính xác chưa cao.


16
+ Phương pháp đánh giá độ chính xác các kết quả dự báo nền đất yếu
của tác giả Asaoka là là hàm tích phân nên khó áp dụng trong thực tế.
+ Hiện nay, trong tiêu chuẩn TCVN 9842:2013 của Bộ giao thơng
vận tải chưa có hướng dẫn cụ thể về việc đánh giá độ chính xác của
các đại lượng dự báo theo phương pháp này.
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.

3.1.3.1 Ứng dụng ngun lý bình phương nhỏ nhất để xác định các kết
quả dự báo của nền đất yếu theo phương pháp Asaoka giải tích.
Bước 1: Kiểm tra số liệu đầu vào thơng qua hệ số tương quan tuyến
tính thống kê. Điều kiện R2 ≥ 0.8
Bước 2: Lập hệ phương trình quan trắc:
yi = α + βxi (i=1÷n)
(3.6)
Bước 3: Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh:
AX + L = V
(3.9)
Bước 4: Lập hệ phương trình chuẩn theo nguyên lý bình phương nhỏ nhất:
RX + B = 0
(3.15)
Bước 5: Giải hệ phương trình chuẩn:
X = -R-1B
(3.16)
Vậy ta được cặp nghiệm α và β tốt nhất của hệ phương trình (3.9).
3.1.3.2. Đánh giá độ chính xác các kết quả dự báo của nền đất yếu theo
phương pháp Asaoka giải tích.
1. Sai số của các đại lượng đo trực tiếp.
Sai số trung phương đơn vị trọng số đặc trưng cho độ chính xác thực
tế của chuỗi số liệu quan trắc được xác định theo công thức (3.17).

=

v

2

n−k


2. Sai số của các ẩn số.

(3.17)


17

M Xi =  Qii

(3.18)

Trong đó:
Mxi - Sai số của ẩn số thứ i
Qii - là hệ số trọng số của ẩn số thứ i (là phần tử thứ i trên
đường chéo chính của ma trận nghịch đảo).
Trong bài tốn Asaoka có hai ẩn số X1 = α và X2 = β nên ta có:

M  =  Q1,1

(3.19)

M  =  Q2, 2
3. Sai số của hàm số:
𝑚𝐹 = 𝜇√𝑄𝐹
(3.21)

𝑄𝐹 = 𝑓 𝑇 𝑄𝑓

Trong đó:

mF là sai số của đại lượng F, là hàm của các biến: x, y, z…u.
f là vi phân của hàm F theo các ẩn số.
Ứng dụng công thức tổng quát (3.21) để xác định sai số của các giá trị
dự báo: (Sai số độ lún toàn phần, sai số độ cố kết và sai số độ lún dư)
của nền đất yếu.
3.2 Phương pháp Hyperbolic
3.2.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp.
Trong phương pháp này, diễn biến độ lún theo thời gian được
mô tả bằng hàm số (3.22):

St = S0 +

t
 + t

(3.22)

Trong đó:
St - Độ lún tại thời điểm t
S0 - Độ lún tại thời điểm t = 0 (thời điểm ngừng cấp thêm tải).
α , β - Các hệ số hồi qui.


18
Trong phương pháp Hyperbolic, các hệ số α , β được xác định bằng
đồ thị, sau đó xác định các yếu tố dự báo nền đất yếu: độ lún toàn phần
Sf, độ cố kết U của đất, độ lún dư...
3.2.2. Nhận xét:
Phương pháp Hyperbolic đồ giải là chưa chặt chẽ vì trong lý thuyết
xử lý số liệu thì việc xử lý số liệu phải được thực hiện với chuỗi số liệu

đo trực tiếp, trong đó các số liệu trong chuỗi là độc lập và chỉ chứa các
sai số ngẫu nhiên, kết quả xử lý số liệu phải tìm ra các số hiệu chỉnh vào
các đại lượng đo trực tiếp. Cách làm này là xử lý chuỗi số liệu dẫn xuất
của độ lún là ti /(Sti - So), chưa phải là xử lý chuỗi số liệu đo trực tiếp
là độ lún Sti nên độ chinh xác các kết quả dự báo sẽ bị suy giảm.
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.
3.2.3.1 Ứng dụng nguyên lý bình phương nhỏ nhất để xác định các kết
quả dự báo nền đất yếu theo phương pháp Hyperbolic giải tích.
Bước 1: Kiểm tra số liệu:
- Kiểm tra bằng cách dựng đồ thị diễn biến độ lún theo thời gian.
- Kiểm tra thông qua hệ số tương quan thống kê R2
Bước 2: Giải bài tốn Hyperbolic để tìm các nghiệm gần đúng của
phương trình.
Bước 3: Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh:
AX + L = V
(3.31)
Bước 4: Lập hệ phương trình chuẩn theo nguyên lý bình phương nhỏ nhất:
RX + B = 0
(3.37)
Bước 5: Giải hệ phương trình chuẩn:
X = -R-1B
(3.39)
Hệ phương trình (3.39) được giải bằng phương pháp lặp. Quá trình
lặp sẽ dừng lại khi sự sai khác của các nghiệm nhận được giữa hai lần
lặp liên tiếp không vượt quá giá trị cho phép định trước (ví dụ 0.001).


19
Bước 6: Xác định các yếu tố dự báo.

- Độ lún toàn phần Sf:
1

𝑆𝑓 = 𝑆0 + 𝛽
-

(3.41)

Độ cố kết đạt được U:
𝑆

𝑈 = 𝑆 𝑡 100%
𝑓

(3.42)

Độ lún dư DS:
DS = Sf - St
(3.43)
3.2.3.2. Đánh giá độ chính xác các kết quả dự báo nền đất yếu theo
phương pháp Hyperbolic giải tích.
Áp dụng các cơng thức (3.17), (3.18), ( 3.21) để đánh giá độ chính
xác các yếu tố: Sai số của các đại lượng đo trực tiếp, sai số của các ẩn
số và sai số của các hàm số.
Nhận xét: Như vậy sự khác nhau cơ bản giữa phương pháp
Hyperbolic đồ giải và phương pháp Hyperbolic giải tích là cách xử lý
chuỗi số liệu đo trực tiếp tại hiện trường (S1, S2, …, Sn) và số hiệu chỉnh
xác định được là số hiệu chỉnh vào độ lún đo trực tiếp tại hiện trường.
3.3 Xây dựng chương trình máy tính để xử lý số liệu quan trắc độ
lún bằng phương pháp Asaoka và Hyperbolic.

Để thuận tiện cho việc xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu,
nghiên cứu sinh đã xây dựng một chương trình máy tính để xử lý số liệu
quan trắc độ lún nền đất yếu bằng phương pháp Asaoka và Hyperbolic
giải tích. Với chương trình này cho phép xử lý số liệu với kết quả chính
xác và rút ngắn thời gian so với các phương tiện tính tốn khác.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3:
- Nghiên cứu ứng dụng nguyên lý bình phương nhỏ nhất và lý
thuyết sai số trong Trắc địa để xử lý các chuỗi số liệu quan trắc độ lún
nền đường đắp trên đất yếu theo phương pháp Asaoka giải tích cho
phép xác định một cách chính xác các hệ số α và β của đặc tuyến
-


20
Asaoka bằng các cơng thức giải tích, từ đó xác định và đánh giá được
độ chính xác của các yếu tố dự báo nền đất yếu bằng các công thức
giải tích. Trong phương pháp Asaoka đồ giải hiện nay, các giá trị hệ
số α và β được ngoại suy bằng đồ thị nên độ chính xác sẽ thấp hơn dẫn
đến việc xác định các yếu tố dự báo cũng có độ chính xác thấp hơn.
- Phương pháp xấp xỉ trực tiếp chuỗi số liệu quan trắc S1, S2…Sn
với đường Hyperbolic do đề tài nghiên cứu đề xuất thay vì xấp xỉ chuỗi
dẫn xuất t1/(S1-S0), t2/(S2-S0)… tn/(Sn-S0) với đường thẳng như phương
pháp đồ giải hiện nay cho phép nâng cao độ chính xác xác định các hệ
số α và β của đường Hyperbolic, góp phần nâng cao độ chính xác xác
định các yếu tố dự báo của nền đất yếu.
- Kết hợp nguyên lý bình phương nhỏ nhất với lý thuyết sai số, kết
quả của đề tài nghiên cứu này đã đưa ra các cơng thức đánh giá độ
chính xác của các yếu tố dự báo nền đất yếu có cơ sở khoa học chặt
chẽ và có thể thực hiện tính tốn bằng các cơng cụ khác nhau như:
máy tính bấm tay, bảng tính Excel trên máy vi tính hoặc lập trình để

tự động tính tốn trên máy vi tính.
- Chương trình xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu theo
phương pháp Asaoka và Hyperbolic giải tích cho phép kiểm tra chất
lượng của các chuỗi số liệu và loại bỏ những chuỗi số liệu có chất
lượng chưa tốt giúp q trình xử lý số liệu nhanh và chính xác.
Như vậy, bằng cách áp dụng nguyên lý bình phương nhỏ nhất
và lý thuyết sai số, nghiên cứu sinh đã xử lý số liệu quan trắc độ
lún nền đất yếu theo phương pháp Asaoka giải tích và Hyperbolic
giải tích để nâng cao độ chính xác phương pháp xử lý số liệu quan
trắc độ lún, góp phần hạn chế những hư hỏng cho các cơng trình
xây dựng trên nền đất yếu.


21
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.
Trong chương này, nghiên cứu sinh sẽ trình bày thực nghiệm đánh
giá độ chính xác cơng nghệ GNSS/ CORS để áp dụng vào công tác
quan trắc độ lún nền đường đắp trên nền đất yếu trong điều kiện Việt
Nam và thực nghiệm xử lý số liệu quan trắc độ lún một số cơng trình
giao thơng thực tế theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic.
4.1. Thực nghiệm quan trắc thực nghiệm độ lún nền đường đắp
trên nền đất yếu bằng công nghệ GNSS/CORS.
Tuyến đường được lựa chọn để thực nghiệm quan trắc lún là một
đoạn của tuyến đường mới tây Thăng Long chiều dài 2,8 km, cách
trạm CORS của Trường Đại học Mỏ Địa Chất khoảng 10km.
Dựa vào kết quả quan trắc của các mốc ở 5 chu kỳ sẽ xác định được

độ lún nền đường như ở bảng 4.11.
Bảng 4.11. Kết quả quan trắc độ lún nền đường
Mốc quan trắc và độ cao
Chu
kỳ

1

Thời gian
quan trắc

P1
Độ
cao
(m)

P2

Độ
lún
(mm)

04/01/2022 5.979

Độ
cao
(m)
6.354

-3

2

04/02/2022 5.976

3

04/03/2022 5.974

4

04/04/2022 5.970

5

04/05/2022 5.967

P3

Độ
lún
(mm)

Độ
cao
(m)
6.292

-3
6.351


-2

-2

-3

-3
6.343

-2

-3
6.730

-3
6.771

-2
6.282

-2
6.733

6.774
-3

-2
6.728

-3

6.768

Độ
lún
(mm)

6.740

6.776

6.284

Độ
cao
(m)

-3

-3

-3

P5

Độ
lún
(mm)

6.779


6.287

6.346

Độ
cao
(m)

-2
6.290

6.349
-4

P4

Độ
lún
(mm)

-3
6.725


22
Qua 5 chu kỳ quan trắc độ lún của các mốc P1, P2, P3 ,P4, P5 đặt
tại tim tuyến đường thực mỗi chu kỳ cách nhau 30 ngày ta thấy:
- Độ lún của các mốc là rất nhỏ (dưới 5mm/ 30 ngày).
- Sai số trung phương độ cao quan trắc của các mốc P1-P5 đều nhỏ
hơn 5mm sau khi tiến hành phương pháp xử lý số liệu lọc bỏ các dữ

liệu có sai số lớn ra khỏi tập hợp các số liệu đo bằng chương trình tính.
4.2 Thực nghiệm xử lý số liệu quan trắc độ lún một số công trình
giao thơng thực tế theo phương pháp Asaoka và Hyperbolic
4.2.1 Xử lý chuỗi số liệu quan trắc trên một số dự án tại Việt Nam
bằng phương pháp Asaoka
4.2.1.1. Xử lý các chuỗi số liệu quan trắc thực hiện tại dự án X ở Kiên Giang
Các chuỗi số liệu quan trắc của bàn lún C2 tại vị trí Km56+900
và bàn lún C8 tại vị trí Km57+300 thực hiện trong thời gian chờ cố
kết từ ngày 27/4/2015 đến ngày 4/8/2015 với tần suất quan trắc 3
ngày một lần. Kết quả xử lý số liệu của dự án này được trình bày
trong phụ lục 3.
4.2.1.2 Xử lý số liệu quan trắc tại cảng một dự án Y ở Hải Phòng.
Số liệu quan trắc được thực hiện từ ngày 1/8/2014 đến ngày
27/5/2015 tần suất quan trắc là 7 ngày một chu kỳ. Số liệu này đã xử
lý theo phương pháp Asaoka bằng phương pháp đồ giải. Kết quả xử lý
số liệu của dự án bằng phương pháp Asaoka giải tích được trình bày
trong phụ lục 4.
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.
Dự án này được xây dựng trên một vùng đất yếu. Công tác quan
trắc được thực hiện với tần suất 7 ngày/1 lần. Kết quả xử lý số liệu của
dự án này được trình bày trong phụ lục 5.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4:
1.Sau khi xử lý số liệu thu được theo định dạng tiêu chuẩn NMEA0183 của công nghệ trạm tham chiếu hoạt động liên tục GNSS/ CORS


23
đã nâng cao độ chính xác của cơng nghệ này. Qua kết quả thực nghiệm
quan trắc trên một đoạn đường của tuyến đường Tây Thăng Long với
5 chu kỳ quan trắc của các mốc P1, P2, P3 ,P4, P5 đặt tại tim tuyến

đường thực hiện mỗi chu kỳ cách nhau 30 ngày ta thấy hệ thống quan
trắc được thiết kế phát triển trên nền tảng công nghệ và thiết bị của
Trimble có thể quan trắc dịch chuyển đứng đến cỡ 5mm.
2. Hiện nay, khi xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu áp dụng
theo phương pháp Asaoka đồ giải Hyperbolic đồ giải nên việc xác
định các hệ số α, β hoàn toàn bằng đồ thị nên độ chính xác chưa cao
dẫn đến việc xác định các yếu tố dự báo nền đất yếu cũng là gần
đúng. Công tác đánh giá độ chính xác giá trị tính tốn các kết quả dự
báo chưa được quan tâm đầy đủ. Bằng cách ứng dụng nguyên lý bình
phương tối thiểu và lý thuyết sai số trong Trắc địa, đề tài nghiên cứu
này đã xử lý số liệu quan trắc độ lún nền đất yếu theo phương pháp
Asaoka và Hyperbolic giải tích để xác định và đánh giá độ chính xác
của các yếu tố dự báo nền đất yếu bằng các công thức giải tích có cơ
sở khoa học chặt chẽ, góp phần nâng cao chất lượng của cơng tác
quan trắc nói riêng và chất lượng xây dựng cơng trình giao thơng trên
nền đất yếu nói chung.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ:
I. CÁC ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN:
1. Kết quả nghiên cứu của luận án đã khảo sát, phân tích, đánh giá
được mức độ 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.
2. Nghiên cứu 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.