10843

22

Для этих целей разработаны различные стационарные гидростатические и гидродинамические системы с визуальным сбором информации.

На таких сооружениях, где пребывание человека нежелательно или вообще исключается, разработаны гидросистемы с дистанционным получением информации о высотных перемещениях осадочных марок.

В качестве примера можно привести следующие работы. В одной из них (Мовсесян Р. А., Таплашвили И. А. Новые приборы и методы для автоматизации измерений осадок сооружений. // Пробл. Астрон. и геод.: Тр. 6-го Съезда Всес. Астрон.-геод. о-ва, Ереван, 1975. Геод., – М., – 1979, – С. 88–89) опи-саны гидростатические системы типа СГН-27Д и СГН-ВИ с диапазонами измерений ±4 мм и 10-12 мм и ошибками определения превышений 0,2 мм и гидродинамические системы СГД, в которых используется непрерывно движущаяся жидкость. В другой

работе (Thierbach H. Automatische Hohenuberwachung von Turbinenfundamenten in Groskraftwerken. Allg. Vermess. –Nachr., – 1981, 88 , – №2, 51–58) излагается мето-

дика применения разработанной автором прецизионной автоматической системы ELWAAG/ELMETER гидростатического нивелирования при наблюдениях за деформациями фундаментов турбоагрегатов большой мощности. Описываются устройство приборов, размещение датчиков стационарной системы, способы обработки и представления результатов наблюдений.

В работе (Уставич Г. А., Олейник А. М., Шалыгина Е. Л. Разработка многоуровенной двойной гидродинамической системы. // Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. – 2004. – № 1. – С. 40–53) приведено теоретическое обоснование двойной гидродинамической системы, а также многоуровенной двойной гидродинамической системы, которая позволяет выполнять измерения превышений на нескольких горизонтах одной измерительной головкой.

Однако применение гидросистем связано со значительными организационными и технологическими трудностями, поэтому случаи их использования единичны.

Другие краткие сведения о классических методах определения осадок и горизонтальных смещений с применением геометрического, гидростатического и тригонометрического нивелирования можно прочесть, например, в работе [92].

Что касается тригонометрического нивелирования, то, в настоящее время, в связи с широким внедрением в практику геодезических работ электронных тахеометров, может в корне измениться как сам вид осадочных марок, так и процесс их закрепления и наблюдения за ними.

2.3. Обработка результатов нивелирования

Из наблюдений каждого цикла вычисляют отметки осадочных марок, по которым вычисляют абсолютную осадку, скорость протекания осадки, крен сооружения, прогиб сооружения и вычерчивают графики осадок.

23

В работе [40] нами был проведен анализ производственных результатов наблюдений за осадками сооружений ТЭЦ Нижегородской области. Были сопоставлены рекомендации различных авторов о необходимой точности геометрического нивелирования при выполнении таких наблюдений. В результате была выработана концепция, которая заключалась в том, что в каждом конкретном случае необходимо указывать наименьшие величины тех или иных видов деформаций, которые в процессе наблюдений необходимо фиксировать с заданной степенью достоверности. Исходя из этого следует обосновывать требования к необходимой точности определения отметок осадочных марок. Эта концепция нашла своё решение в наших работах [43, 44].

Осадка сооружений

Абсолютная осадка Si отдельной марки будет Si = Hi – H1 , где Hi и H1 – отметки марки в i– ом и первом циклах. При равноточных определениях отметок

марки СКО осадки равна ms = mH √2 , где mH – средняя квадратическая ошибка определения отметки осадочной марки.

следовательно, для получения с заданной вероятностью данных об осадках соору-

квадратическая ошибка m определения неравномерности осадок при равноточ-

Таким образом, для получения с заданной вероятностью данных о неравномерности осадок необходимо, чтобы средняя квадратическая ошибка определения

24

мерности.

Формулы (3, 4) выведены исходя из предположения, что между средней квадратической ошибкой определения отметок осадочных марок и величинами осадок и деформаций не существует прямолинейной корреляционной связи (коэффициент корреляции равен нулю). Этот вывод был подтверждён соответствующими исследованиями, приведенными в нашей работе [44].

Так, на ТЭЦ Горьковского автозавода в своё время нами были выполнены две программы наблюдений за осадками зданий и сооружений. Наблюдения производились с помощью нивелира Koni-007 и прецизионной трёхметровой штриховой рейки с инварной полосой. Каждое превышение определялось при двух горизонтах инструмента с отсчитыванием по обеим шкалам рейки. Расстояния от инструмента до рейки не превышали 30 м.

В результате было получено 334 разности двойных измерений, представляющих собой разности превышений, вычисленных при двух горизонтах инструмента. Значения этих разностей находились в пределах от 0,00 мм до ±0,70 мм. В свою очередь величины превышений колебались от 1,3 мм до 1852 мм. По этим данным можно установить, существует ли прямолинейная корреляционная связь между значениями разностей di двойных измерений и величинами превышений. Вычисления коэффициента корреляции были выполнены по методике, изложенной в книге (Гайдаев П.А., Большаков В.Д. Теория математической обработки геодезических измерений. М., «Недра», 1969.)

Проверка наличия остаточного влияния систематических ошибок во всех разностях показала

[+d] = +31,94 мм, [|d|] = 64,57 мм, [– d] = –32,63 мм, |[d]| = –0,69 мм.

Критерий допустимости остаточной систематической ошибки 0,25 64,57 = 16,14 мм. Поскольку 16,14 мм 0,69 мм, то остаточным влиянием можно пренебречь.

Все превышения были расположены в один ряд по мере их возрастания и разбиты на 17 групп с количеством превышений (а соответственно и количество разностей) в отдельных группах от 18 до 25, причём каждая группа охватывала определённый интервал превышений.

В каждой группе аналогично изложенному выше, была выполнена проверка наличия остаточного влияния систематических ошибок. Во всех группах наблюдалось неравенство 0,25[|d|] | |, что позволяет при оценке точности пренебречь систематическим влиянием.

25

Для каждой группы была подсчитана средняя квадратическая ошибка разности, значения которой оказались в пределах от 0,18 мм до 0,33 мм.

Вычисленный коэффициент корреляции оказался равным +0,09. Такая величина коэффициента корреляции говорит о том, что между значениями разностей двойных измерений превышений и величинами этих превышений отсутствует прямолинейная корреляционная связь. На основании этого можно сделать вывод, что в формулах (3,4) и приведенных ниже формулах (5–8) коэффициент корреляции может быть принят равным нулю.

Скорость протекания осадки

Известно, что за строительный период протекает около 50% осадки сооружений на глинистых грунтах и 80% на песчаных грунтах. Причём заметных деформаций сооружения не будет, если скорость изменения напряжений в элементах его конструкций равна или больше скорости развития осадки фундамента. Поэтому правильное представление о состоянии сооружения можно получить, зная скорость развития осадки его фундамента во времени.

Скорость осадки вычисляют по формуле V= Sср/Т , где Sср – средняя осадка сооружения за период наблюдения Т . Если V = 1–2 мм/год, то считают, что положение сооружения стабилизировалось.

Приняв Т безошибочным, найдём среднюю квадратическую ошибку опре-

следовательно, для получения с заданной вероятностью данных о скорости проте-

√

этой скорости.

Крен сооружения

Крен возникает от неравномерности осадок фундамента, в результате чего сооружение наклоняется в одну сторону. Он характеризуется величиной К относительного крена К = Δ/L , где – разность осадок крайних марок по оси сооружения, L – расстояние между этими марками.

Средняя квадратическая ошибка определения величины относительного крена при условии, что L измерено безошибочно, равна mK = m /L . Приравняв Кmin = tmК , получим m = LКmin/t , но поскольку m = 2mH , следовательно

26

≤

H Kmin , (6)

Таким образом, для получения с заданной вероятностью данных о крене со-

Считается, что если величина крена не превышает 0,001, то прочность и устойчивость несущих конструкций абсолютно жестких и относительно жестких типов сооружений не нарушается и они эксплуатируются нормально. Примем Kmin = 0,001, тогда при L = 5 м и = 2 (чему соответствует вероятность 0,95) получим необходимую точность определения отметок осадочных марок mH = 1,25 мм.

Прогиб (перегиб) сооружения

Он возникает в результате неравномерности осадок фундамента, отчего сооружение изгибается выпуклостью вниз или вверх. Этот изгиб характеризуется

следовательно, для получения с заданной вероятностью данных о прогибе (перегибе) сооружений необходимо, чтобы средняя квадратическая ошибка определе-

ния отметок осадочных марок не превышала √ минимальной величины прогиба

(перегиба).

Принято считать, что период стабилизации положения крупных гражданских и промышленных сооружений наступает, когда скорость их осадки не превышает 1–2 мм/год. Чтобы с вероятностью, например, 0,95 (t = 2,0) судить о на-

27

ступлении такого периода, следует отметки осадочных марок определять со средней квадратической ошибкой 0,35 – 0,70 мм (при наблюдениях не чаще одного раза в год).

Модуль деформации

Он играет важную роль при расчёте осадок фундаментов сооружений. Числовые значения его определяются в основном путём компрессионных испытаний образцов грунта. При этом возможны большие погрешности при определении модуля, вследствие чего рассчитанные осадки в 1,5–2 раза, а в отдельных случаях и более, превышают фактические. Целесообразно действительные модули деформации грунтов уточнять на основе фактических замеров осадок сооружений. Такое уточнение можно производить следующим образом.

Предположим, что осадка в расчётном методе есть функция от модуля Е деформации, размеров сооружения в плане а и b , величины нагрузки р на основание, то есть S = F1(E, а , b, р) . В свою очередь можно представить E = F2 (S, а ,

то есть можно установить, с какой точностью следует определять отметки осадочных марок, чтобы ошибка определения Е по этим данным не превысила заданной величины mЕ .

В табл. 1 приведены соотношения между средней квадратической ошибкой определения отметок осадочных марок и наименьшими значениями осадок и деформаций сооружений.

29

3.1. Створный метод

Этот метод (рис. 9) применяют для наблюдений за горизонтальными смещениями сооружений прямолинейной формы по направлению, перпендикулярному створу.

Для этого закрепляют на одной линии геодезические пункты Р1 и Р2 и контрольные точки. Смещения контрольных точек в направлении, перпендикулярном

линии Р1Р2 определяют путём измерения теодолитом малых углов ε на каждую точку. Тогда линейная величина смещения q равна:

Рис. 9. Створный метод определения горизонтальных смещений

Другой способ створного метода заключается в том, что на контрольную точку М устанавливают визирную цель (рис. 10), положение которой фиксируется отсчётом по шкале.

шкала

М

Рис. 10. Определение горизонтальных смещений с помощью визирной цели

30

Установив теодолит, например, в точке Р1, ориентируют визирную ось зрительной трубы по линии Р1Р2 и микрометренным винтом визирной цели совмещают её с перекрестием сетки нитей. По разности отсчётов по шкале визирной цели судят о смещении контрольной точки М относительно линии Р1Р2 . Аналогичным образом определяют горизонтальные смещения других контрольных точек.

Рассмотренные способы носят название способа общего створа. Для створов значительной протяжённости и с большим количеством контрольных точек могут применяться способы последовательных и частных створов [14].

В способе последовательных створов (рис. 11а) предусматривается опреде-