Геод. контроль ЭКЗАМЕН ОТВЕТЫ. Геод. контроль ЭКЗАМЕН ОТВЕТЫ (1). К настоящему времени созданы и реализованы в нормативнотехнических
 Скачать 2.64 Mb.
|
|
фотограмметрические измерения (наземная съемка фототеодолитами); − спутниковые измерения (используются приемники GPS). Рассмотрим основные методы и средства представленных выше видов измерений применительно к контролю горизонтальных смещений и деформаций гидротехнических сооружений, гидроузлов более подробно. Схемы геодезического контроля и исследований горизонтальных смещений гидротехнических сооружений Работы по исследованию и контролю гидротехнических сооружений преследуют три основные задачи: 1) осуществление систематического контроля за состоянием сооружений и их отдельных элементов; 2) изучение условий и характера работы отдельных элементов; 3) выполнение научно-исследовательских работ общего значения путем использования построенных гидротехнических сооружений в качестве натурных лабораторных установок. Необходимо отметить, что чем выше класс сооружений по высоте, тем большее число параметров подлежит контролю, тем больший объем исследований назначается по номенклатуре и содержанию. Схемы измерений горизонтальных смещений и сопутствующих им геометрических параметров, а также конструкция и схема размещения геодезической КИА, зависят, в первую очередь, от конструктивного решения гидротехнического сооружения, нагрузок, передаваемых на него в процессе строительства и эксплуатации, и характеристики грунтов основания. В практике геодезического контроля и исследований горизонтальных смещений гидротехнических сооружений просматриваются три основные схемы измерений и размещения КИА. 1. Схема контроля горизонтальных смещений и деформаций бетонных и железобетонных гравитационных и контрфорсных плотин; глухих земляных плотин; а также подводных конструкций зданий гидроэлектростанций, судоходных шлюзов, судоподъемников и других сооружений, участвующих в создании напорного фронта, высотой до 50 м, – от наружной сети опорных пунктов. 2. Схема контроля горизонтальных смещений высоких бетонных и железобетонных гравитационных, арочно-гравитационных и арочных плотин, а также подводных конструкций зданий гидроэлектростанций, судоходных шлюзов, судоподъемников и других сооружений, участвующих в создании напорного фронта, высотой более 50 м, – от внутренней сети опорных пунктов. 3. Схема контроля смещений и деформаций высоких плотин – от внешней и внутренней сетей опорных пунктов. Первая схема контроля предусматривает, как правило, контроль горизонтальных смещений секций плотины и других объектов напорного фронта высотой до 50 м на уровне подошвы (смещение по основанию) и на уровне гребня от наружной сети опорных пунктов. Вторая схема контроля предусматривает, как правило, контроль горизонтальных смещений секций плотины и других объектов напорного фронта высотой более 50 м на уровне подошвы (смещение по основанию), на уровне гребня и промежуточном уровне от внутренней сети опорных пунктов. На основании полученных горизонтальных смещений определяют деформации основания, наклон и изгиб секций и их взаимное положение. Перемещения элементов сооружения относительно друг друга и углов поворота блоков измеряют щелемерами, клинометрами, прямыми отвесами с координатомерами, гидростатическими нивелирами и т. д. Третья схема контроля представляет собой совокупность двух первых схем. В ней измерения горизонтальных смещений характерных секций сооружения определяют из измерений по внешней и внутренней сети. Такая схема применяется на крупных толстостенных арочных и арочно-гравитацион-ных плотинах, которые строятся на скальных основаниях, а также на земляных и бетонных гравитационных плотинах, где заранее проектом предусмотрена установка прямых и обратных отвесов. При сооружении арочных бетонных плотин на скальных основаниях в горной местности воронка оседания местности меньше, чем у бетонных гравитационных плотин, строящихся на равнинной части реки. 7. Методы горизонтальных смещений. Фотограмметрические измерени Для измерения горизонтальных перемещений и кренов фундаментов зданий (сооружений) используют три вида знаков: опорные знаки в виде неподвижных в горизонтальной плоскости столбов, снабженных центрировочными устройствами в верхней части знаков для установки геодезического инструмента; в качестве опорных знаков допускается использовать обратные отвесы и реперы; деформационные марки, размещаемые непосредственно наружных и внутренних частях зданий или сооружений; ориентирные знаки в виде неподвижных в горизонтальной плоскости столбов; в качестве ориентирных знаков допускается использовать пункты триангуляции или удобные для визирования точки зданий и сооружений. Для плановых опорных знаков широко применяют трубчатые конструкции. Основной деталью знака является стальная труба диаметром от 100 до 300 мм, заглубляемая и бетонируемая в грунте не менее чем на 1 м ниже верхней границы твердых коренных пород. Верхний конец трубы заканчивается фланцем, к которому крепится головка знака. Биметаллический репер головка, 2 – установочный марочный болт, 3 – крышка, 4 – ключ, 5 – хвостовик трубы сооружается защитная труба. Пространство между основной и защитной трубами в нижней части заполняется битумом, а в верхней – легким теплоизоляционным материалом. Знак закрывается крышкой. Конструкция головки знака может быть разной и зависит от применяемых для наблюдений приборов. Деформационные знаки, применяемые для наблюдений за горизонтальными смещениями, – это в основном визирные цели, закрепляемые или непосредственно на конструкциях, или на кронштейнах. В полу сооружений – это металлические пластины с перекрестием. Деформационные знаки для определения горизонтальных смещений гражданских и промышленных зданий размещаются по периметру, но не реже, чем через 15 – 20 м по углам и по обе стороны осадочных швов. На плотинах гидроузлов знаки устанавливают в галереях и по гребню (верх плотины) не менее двух марок на секцию. На подпорных стенках, причальных сооружениях и т. п. размещают не менее двух марок на каждые 30 м 8 Методы горизонтальных смещений. Применение спутниковых методов измерений смещений Глобальная навигационная спутниковая система (ГНСС) – это система, при помощи которой можно получить координаты в любой точке земной поверхности путем обработки спутниковых сигналов. Любая ГНСС состоит из трех сегментов: космического, наземного и пользовательского. Космический сегмент представлен созвездием спутников, передающих информацию о своем положении наторбите; наземный сегмент состоит из не подвижных станций, обеспечивающих мониторинг и контроль положения спутников, а также их технического состояния; пользовательский сегмент - это люди различных профессий, использующие спутниковые приемники для определения своего местоположения наземной поверхности. Определение координат по наблюдениям навигационных спутников возможно следующими методами: 1) абсолютным, когда координаты полу- чают одним приёмником в системе координат искусственного спутника Земли (ИСЗ) методом засечки положения приёмника от КА с известным положением. Метод также носит название «точечное позиционирование»; 2) дифференциальным, когда наблюдения выполняются не менее чем двумя приём- никами, один из которых расположен на опорном пункте с известными координатами, а второй – на определяемом. В этом методе по результатам наблюдений на опорном пункте получают поправки к параметрам наблюдений для определяемого пункта или к его координатам, т.е. наблюдения обрабатываются раздельно. Метод обеспечивает «мгновенные» решения, или решения в реальном времени; 3) относительным, когда одновременно выполненные на опорном и определяемом пунктах наблюдения обрабатываются совместно. В этом методе определяют вектор, со- единяющий опорный и определяемый пункты, или так называемый «вектор базовой линии». В каждом из указанных методов опреде- ление координат возможно путём измерения как по фазе кода (по кодовым псевдодально- стям), так и по фазе несущей частоты сигна- ла (обычно просто по фазе несущей). Точ- ность кодовых дальностей имеет метровый уровень, точность фазовых измерений со- ставляет несколько мм. Точность дифферен- циального и относительного методов выше, чем у абсолютного (ошибки на уровне см и меньше). В каждом из методов наблюдения могут быть выполнены в режимах статики и кинематики. В первом случае оба приёмника стационарны, во втором – один приёмник не- подвижен, а другой перемещается. Статиче- ское позиционирование позволяет повысить точность определений за счёт накопления данных. Относительное позиционирование по фазовым измерениям является наиболее точным методом определения координат и используется в геодезии наиболее часто. Кинематическое позиционирование даёт возможность получать траекторию движения объекта, на котором установлен подвижный приёмник - ровер. В широком смысле под мониторингом понимается наблюдение за окружающей средой, представляющей собой динамическую, то есть постоянно изменяющуюся систему с целью ее контроля, изучения, прогноза и охраны [6]. По уровню охвата территории различают глобальный, региональный и локальный мониторинг, по оперативности получения результата – от долей секунды до нескольких часов и даже суток и более. Мониторинг объектов, очевидно, можно разделить на две категории: мониторинг состояний (например, деформаций) и мониторинг положений [7]. Мониторинг деформаций инженерных сооружений (мостов, башен, труб и т.д.) с применением спутниковых технологий становится обычным явлением. Главное преимущество мониторинга с применением ГНСС состоит в его непрерывном характере, что возможно и в реальном масштабе времени, и с постобработкой. Это особенно важно, когда альтернативой является выполнение работ классическими геодезическими методами, проводимых с интервалом в год, полгода или ежемесячно. Когда проводится долгосрочный и непрерывный мониторинг деформаций сооружений с применением ГНСС, суточные или сезонные эффекты легко выявляются как фоновый шум в числовых диаграммах, таблицах и графиках, показываемых системой. Истинное движение различается как отступление от этого фонового шума. Весьма важным считается темп записи данных. Для зданий темп наблюдений должен быть очень высоким (до 20 Герц), но для плотин он может быть намного ниже (5 минут). Высокие частоты лучше подходят для захвата начала динамических деформаций у сооружений типа высоких зданий и мостов с длинным пролетами при их длительном мониторинге, в то время как низкие частоты лучшие подходят для медленно или импульсивно деформирующихся сооружений, типа дамб с земляным заполнением и оползневых явлений 9 Методы горизонтальных смещений. Способы линейно-угловых построений Линейно-угловые построения используются для определения смещений по двум координатам; могут развиваться в виде микролокальных сетей триангуляции и трилатерации, комбинированных сетей, сетей полигонометрии, угловых и линейных засечек, ходов полигонометрии и др. Использование тех или иных сетей и способов определяется условиями измерений, характеристикой объекта и его сложностью, а также заданной точностью измерений. На рис. 9.11 показана схема линейно-угловых построений для регистрации оползневых процессов на карьере с некоторых базисов [6, 33]. Метод триангуляции применяют для измерения горизонтальных перемещений фундаментов зданий и сооружений, возводимых в пересечённой и горной местности, а также при невозможности обеспечить устойчивость концевых опорных знаков створа. Для метода триангуляции допускается применять условную систему координат. В этом случае оси координат Х и У должны совпадать с поперечной и продольной осями здания 10 Методы горизонтальных смещений. Линейные измерения Линейно-угловые построения создают в виде специальных сетей триангуляции и трилатерации, ходов полигонометрии, комбинированных сетей, угловых и линейных засечек, сетей из вытянутых треугольников с измеренными сторонами и высотами. Углы измеряют с высокой точностью (0,5-2,0") при коротких сторонах, большом количестве связей. Уравнивание линейно-угловых сетей выполняют строгим способом. Величины смещений определяют по разностям координат в различных циклах. При наблюдениях за деформациями главным является вопрос надёжности их определения. Если заранее известно, что наблюдаемые деформации значительны, их количественные характеристики будут определены достаточно надёжно. В случае если абсолютные значения фиксируемых деформаций сопоставимы с ошибками их определения, надежность определения деформаций зависит от метода обработки результатов измерений. 11 Методы горизонтальных смещений. Створные измерения Створные наблюдения широко применяют для исследования деформаций сооружений прямолинейной формы, когда смещения достаточно знать по одному направлению, перпендикулярному линии створа. При этом координатную систему выбирают так, чтобы с направлением смещений совпадала ось ординат, а с направлением створа – ось абсцисс [6].Разность значений текущего и исходного положения точки сооружения называют нестворностью. Нестворность может быть определена как по отношению к начальному (исходному) циклу наблюдений, так и при сравнении положения точки в двух любых циклах. Створную линию задают либо стальной струной, концы которой закрепляют на неподвижных опорных реперах, либо оптическим способом, используя в качестве линии створа визирную ось зрительной трубы теодолита, нивелира и др. При оптическом задании створа прибор центрируют над неподвижным опорным репером, а на другом конце линии, также над опорным репером, центрируют визирную марку (цель) Наиболее часто для определения нестворности используют способы подвижной марки и малых углов. 12 Методы горизонтальных смещений. Измерения смещений по вертикали Согласно вертикальные перемещения оснований фундаментов измеряют одним из следующих методов или их комбинированием Метод тригонометрического нивелирования (для исследования деформаций сооружений прямолинейной формы) II—IV классы точности измерений Метод геометрического нивелирования (для определения смещений по двум координатам) I—IV классы точности измерений Метод гидростатического нивелирования (если невозможно закрепить створ) I—IV классы точности измерений Метод фотограмметрии II—IV классы точности измерений 13 Технологическая схема проектирования геодезического контроля кренов сооружений Контроль крена высотных сооружений, а также вертикальности некоторых видов агрегатов с вертикальной продольной осью и других видов технологического оборудования промышленных предприятий имеет специфические особенности среди других видов контроля геометрических параметров. К таким особенностям, прежде всего, относят специфические способы, методы и средства измерений, присущие, как правило, контролю данного типа параметров. Технология геодезического контроля кренов сооружений и изделий машиностроения состоит из трех основных процессов: 1) проектирование технологии контроля, включающее согласно разделу 3: - выбор объектов, параметров и процессов контроля, назначение точности измерения параметра; - выбор метода контроля параметра с разработкой схемы размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), геометрической схемы контроля параметра, расчетом точности измерения элементов схемы, назначением метода и средств измерений; - разработку методов обработки результатов измерений и форм отчетной документации по контролю крена; 2) проведение геодезического контроля крена на объекте, включающее: - изготовление и установку при необходимости геодезической КИА; - подготовку персонала, приборов, приспособлений; - разработку правил техники безопасности и пожарной безопасности при проведении контроля; - выполнение измерений; 3) обработка и анализ результатов измерений, включающая: - проверку и обработку первичной документации; - уравнивание результатов измерений; - вычисление частных и полных кренов и, при активном контроле, – их приращений; - построение графиков кренов; - интерпретацию результатов; - заполнение паспорта контроля или составление технического отчета. 14 Исследование устойчивости реперов исходной основы. Опорные пункты нивелирной сети должны располагаться в местах, гарантированно обеспечивающих их сохранность и незыблемость высотного положения во времени. Конструкции реперов также должны соответствовать этим требованиям. Однако, как показывает многолетний опыт наблюдений, вследствие различных причин, которые трудно учесть и предвидеть, устойчивость реперов со временем нарушается. Для обеспечения надёжности, а также необходимой и достаточной точности результатов наблюдений положение реперов высотной основы контролируют. С этой целью эти реперы периодически нивелируют, стараясь во всех циклах наблюдений сохранить неизменной схему и программу нивелирования. Анализ устойчивости реперов выполняют в каждом цикле наблюдений, причём с использованием результатов анализа предыдущих циклов. Существующие методы анализа стабильности реперов опорной нивелирной сети условно можно разделить на две группы: 1) методы, в основе которых лежит принцип неизменной отметки одного из наиболее устойчивых реперов сети; 2) методы, в основе которых лежит принцип неизменной средней отметки всех реперов или группы наиболее устойчивых реперов.  Рис. 10.17. Схема нивелирных ходов по опорным реперам Для первой группы наиболее устойчивый репер сети определяется из логического анализа изменений превышений между реперами в текущем и начальном циклах наблюдений. Полагая, что после уравнивания нивелирной сети колебания значений одноимённых превышений по циклам зависят только от влияния осадок реперов, их анализ и оценка устойчивости выполняют по следующей методике. Пусть h и h' - уравненные значения превышений одного и того же звена соответственно в первом и i циклах наблюдений, рис. 10.17. В текущем цикле наблюдений каждый из реперов сети последовательно принимается за исходный, и относительно него вычисляются вертикальные смещения остальных реперов v=h'-h . Репер, для которого суммы смещений, квадратов смещений | vv] и средние смещения минимальны, принимается за неподвижный, и его высота из первого цикла принимается за исходную при вычислении высот других реперов в текущем цикле наблюдений. Для способов анализа устойчивости знаков высотной основы, объединенных второй группой, критерием стабильности является неизменность средней отметки всех или группы реперов сети. Среднюю отметку в; цикле вычисляют по формуле  В этом случае задача сводится к выявлению изменения высотного положения неустойчивых реперов относительно средней отметки. Так как практически из-за погрешностей измерений даже между устойчивыми реперами абсолютного равенства превышений не может быть, то для анализа используют следующие два критерия:  или  где (1^ц - средняя квадратическая погрешность в превышении на 1 км хода; jucm - средняя квадратическая погрешность измерения превышения на станции; L - длина хода в км; п - число станций в ходе между реперами. Предельные величины критериев подсчитывают по удвоенным значениям допусков, найденных но формулам (10.38) и (10.39). Если разность одноимённых превышений Ah по циклам близка к критериям, найденным по формулам (10.38) и (10.39), то утверждается стабильность знаков высотной основы. Если же фактическая разность превышений Ah превышает предельно допустимые их значения (удвоенное значение критериев), то полагают, что реперы получили вертикальные смещения. Такие реперы исключаются из дальнейшего анализа и обработки. Схематически методика анализа устойчивости реперов по средней отметке реперов сети выглядит следующим образом: • нивелирную сеть уравнивают, как свободную; • фактическую разность превышений для отдельных звеньев ходов находят по формуле Ahj= h,v- h, где i - номер звена, п и 1 - номера циклов наблюдений; • находят фактическую разность превышений от начала нивелирного хода до данного репера Ahp; • находят среднее арифметическое из разности превышений каждого репера над начальным, не превышающих по абсолютной величине удвоенного значения критерия (10.38) и (10.39), т. е. находят-, где к - число устойчивых реперов сети; • находят исправленные разности превышений но формуле  Исправленные разности превышений используют для подсчёта высот реперов основы и дальнейшей обработки результатов измерений. |