Разработка методики геодезических наблюдений за осадками инженерных сооружений

 Таким образом, на станциях определяется давление и температура 
воздуха, а в журнале фиксируется время наблюдения. Так как показания 
барометра анероида отличаются от показаний ртутного барометра, то для 
приведения измеренного анероидом атмосферного давления к показаниям 
ртутного барометра на каждой станции маршрута в показания анероида 
вводят три поправки: а) шкаловую с (760— А) для учета 
нелинейности шкалы, вызываемой изменением угла между передаточными 
рычагами; б) температурную поправку, в) добавочную поправку, которая 
возникает из-за неточного учета шкаловой и температурной поправок, а 
так же наличия механических погрешностей прибора. Шкаловые и 
температурные поправки перед каждым полевым сезоном вносят в паспорт анероида после сравнения показаний анероида с эталоном в баро и термокамерах. Правильность показаний анероида не обеспечивается без паспорта.

Показания ртутного барометра получают алгебраическим суммирование м показаний анероида и поправок. Давление воздуха меняется в течение дня, поэтому барометрическое нивелирование осуществляется способом замкнутого хода. Его проводят при устойчивом состоянии атмосферы (в дни без гроз, сильного ветра). Съемщик, измерив атмосферное давление и температуру воздуха на исходной точке, обходит все точки маршрута, где последовательно делает те же наблюдения, отмечая в журнале время измерений.

Возвратясь в исходную точку, вновь определяет давление и температуру, отмечает время. Полученная разность давлений на исходной точке в итоге двух 
измерений представляет невязку — результат суточного хода 
атмосферного давления и ошибок приборов. Ее распределяют пропорционально затраченному на наблюдения времени. Вычислив средние значения давления и температуры воздуха между соседними точками хода, находят из таблиц значения барических ступеней. По формуле определяют превышения между ними. Зная абсолютную высоту одной точки и превышения, находят высотные отметки всех точек. Точность  определения высот  барометрическим  нивелированием — 2— 2,5 м.

3.5 Микронивелирование

Микронивелирование используют при монтаже и выверке технологического оборудования с высокой точностью при коротких (900-1200 мм) расстояниях между точками. Микронивелир с переменной базой, рисунок 1, имеет цилиндрический уровень 1 с ценой деления 2-10" и поперечный уровень 2 с ценой деления 30-6".

Рисунок 1. Схема микронивелира

В корпус нивелира входит цилиндрические уровни 1, 2, штанга 3 со шток-опорой 4, зажим штанги выполняется винтами 5. Пузырек цилиндрического уровня устанавливают в нуль-пункт подъемным винтом 6. Для передвижения микронивелира по исследуемой поверхности на концах базы имеются ролики 7.

Микронивелиром измеряют превышения с ошибкой на станции 0,01-0,02 мм.

Микронивелирование не заменяет геометрическое или гидростатическое нивелирование, а лишь дополняет их. Способ микронивелирования находит широкое применение при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, для которых характерны высокие требования к точности монтажа и выверке технологического оборудования.

Применение этого способа целесообразно при определений вертикальных смещений близко расположенных точек с расстоянием между ними порядка 1 м. Такие задачи возникают при изучении стабильности различного рода направляющих и отдельных металлических и строительных конструкций (балок, ферм, фундаментов), при определении наклонов и деформаций технологического оборудования. Микронивелирование характеризуется простотой процесса измерений и высокой надежностью получаемых результатов.

Этот метод отличается простотой и высокой точностью процесса измерения.

3.6 Фото- и стереофотограмметрический способы

Способы основаны на фотосъемке исследуемого объекта фототеодолитом в начальный и последующие циклы и определении разности координат точек сооружения по этим снимкам. При фотограмметрическом способе деформацию определяют в одной плоскости (обычно в плоскости стены здания), при этом фототеодолит целесообразно устанавливать так, чтобы плоскость снимка была параллельна стене исследуемого сооружения. В разных циклах фототеодолит нужно устанавливать в одной и той же точке при неизменном ориентировании камеры. Для обработки результатов необходимо знать отстояние фотокамеры от объекта и фокусное расстояние объектива камеры.

При стереофотограмметрическом способе определяют пространственное положение объекта, т. е. деформацию определяют по трем координатам. Фотографирование объекта в каждом цикле выполняют с одних и тех же двух точек базиса известной длины. В результате получают стереопару, позволяющую строить модель объекта и путем измерения координат точек модели определять деформацию. Обработку в обоих способах целесообразно выполнять на стереокомпараторе с последующими вычислениями по строгим формулам на ЭВМ. Средняя квадратическая ошибка определения деформации этими способами равна 1,0 мм и менее.

ГЛАВА 4. ПЕРЕОДИЧНОСТЬ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ОСАДКАМИ

Наблюдения за осадками строящихся ответственных сооружений начинают сразу же после начала возведения фундаментов. Если первый цикл наблюдений будет проведен с запозданием, то последующие наблюдения будут в значительной степени обесценены в связи с невыявленной частью уже происшедшей осадки.

Частота измерений зависит от развития осадки сооружения во времени. Этот процесс получил название затухания осадки, или консолидации.

Как показывают наблюдения, продолжительность осадки зданий и сооружений зависит от типа строения, литологического состава и физического состояния горных пород, слагающих основания сооружений, и может колебаться в широких пределах. Большая часть осадок завершается в строительный период, но иногда осадки растягиваются на годы и десятилетия.

Быстро завершаются осадки у скальных пород, где они сводятся к практически упругим деформациям и закрытию трещин.

Сравнительно недолго продолжаются осадки на песчаных основаниях. Консолидация же глинистых грунтов обычно растягивается на многие месяцы и годы.

Несмотря на большую длительность процесса консолидации, основная часть деформации естественного основания, даже при наличии в основании большой по мощности толщи глин, приходится на строительный период (от 50 до 80—85 %). Поэтому количество циклов наблюдений за осадками сооружений и зданий в строительный период определяется по признаку роста нагрузок на основание. Первый цикл наблюдений начинают после возведения фундамента, когда вес сооружения достигнет при мерно 25 % его полного веса. Последующие циклы измерений осадок производят при достижении нагрузки в 50, 75, 100 % полного веса сооружения. Для сооружений, возводимых на мягких грунтах, проводят дополнительные циклы наблюдений в зависимости от скорости осадки. Особенно высокая частота измерений устанавливается при строительстве на просадочных породах от ежедневных до одного раза в 10—30 дней. После достижения полного веса сооружения (в период его эксплуатации) измерения продолжают два-три раза в год до стабилизации осадок, когда их скорость составляет не более 1—2 мм в год. Для особо чувствительных сооружений наблюдения выполняют и после стабилизации осадок с интервалом до 2—3 лет.

Частота измерений осадок в период эксплуатации сооружения во многом зависит от качества прогнозирования осадок зданий и сооружений. Хорошо выполненный прогноз может значительно сократить цикличность натурных наблюдений и уменьшить значительные затраты.

ГЛАВА 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ НИВЕЛИРНЫХ ХОДОВ

Проектирование схемы ходов и размещение осадочных марок даны в приложении I.

Определение весовых характеристик превышений. За вес Р принимают величину

Где - средняя квадратическая ошибка превышения;

- средняя квадратическая ошибка  единицы веса.

Исследования показали, что . При незначительном влиянии систематических ошибок для нивелирования класса Н-1:

 

где  D- длина визирного луча в метрах.

- средняя квадратическая погрешность  взгляда в мм.

Величина средней квадратической ошибки единицы веса определяется как при значениях средней величины D в системе ходов. .

Вычисления для секций приведены в таблице 2 и таблице 3.

 

 

Таблица 2

Длина плеча D(м)	Погрешность		Обратный вес
5	0,021	0,00044	0,25
10	0,028	0,00078	0,44
15	0,035	0,00123	0,69
20	0,035	0,00176	1
25	0,049	0,00240	1,36
30	0,056	0,00314	1,78
35	0,063	0,00397	2,25
40	0,070	0,00490	2,78

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

Вычисление превышений

 

Но мер хо да	Неравноточные превышения									Равноточные превышения								для секции
	Длина плеча в метрах									Длина плеча в метрах								Одинарных ходов	Двойных ходов
	5	10	15	20	25	30	35	40		5	10	15	20	25	30	35	40
1					4	1		10	15					5,44	1,78		27,8	35,02	17,51
2		9							9		3,96							3,96	1,98
3		7							7		3,08							3,08	1,54
4	2	7							9	0,50	3,08							3,58	1,79
5					6			1	7					8,16			2,78	10,94	5,47
6			1		6				7			0,69		8,16				8,85	4,43
7		9							9		3,96							3,96	1,98
8		7							7		3,08							3,08	1,54
9	2	7							9	0,5	3,08							3,58	1,79
10				4				10	14				4				27,8	31,8	15,9
11				1				2	3				1				5,56	6,56	3,28
12	5	19							24	1,25	8,36							9,61	4,81
13	3	15							18	0,75	6,6							7,35	3,68
14	2	10							10	0,5	4,4							4,9	2,45
15		1						10	11		0,44						27,8	28,24	14,12

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 6. МЕТОДИКА ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ЗАМЕНЫ

При этом способе систему нивелирных ходов путем последовательного преобразования заменяют одиночным эквивалентным ходом, соединяющим искомую точку Е с исходным репером С. Длину этого эквивалентного хода выражают числом превышений, вес которых принят за единицу.

Применения способа эквивалентной замены для вычисления имеет ряд преимуществ (задача решается наглядно, формулы для вычисления простые, местоположение любой точки Е определяется однозначно, можно определить до всех точек любой секции), но для сложных сетей этот способ может оказаться трудоемким. Прежде всего, надо предположить ориентировочно в каких секциях располагаются слабо определяемые точки. И промежуточный ход не нужно заменять эквивалентным до самого последнего преобразования, иначе реальное положение точки Е будет утрачено и решение задачи станет неопределенным.

Применительно к схеме нивелирных ходов могут быть использованы следующие преобразования.

1. Для нивелирного хода, опирающимся  одним концом на исходный репер  С, по схеме на рисунке .

      

Рисунок 2

2.Для замкнутого полигона, оперяющегося  на исходный репер С, по схеме  рисунок .

Рисунок 3

Для любой точки J /

Поскольку однозначно определить слабую точку Е невозможно, то определяют значения  для нескольких наиболее удаленных марок хода. Из сопоставлений значений  находим самую слабую точку сети. для этой точки максимальное. Подставим найденное значение в формулу

В связи с тем, что перед наблюдениями поставлена дополнительная задача – определения разности - осадок возникает необходимость дополнительной проверки формулы сети: будет ли обеспечена заданная точность .

Она будет обеспечена в том случае, когда интересующие нас марки N1 и N2 окажутся на концах нивелирного хода, весовая характеристика которого не превышает допустимого значения:

Если марки N1 и N2 находятся в разных секциях одного и тогоже замкнутого полигона с периметром , то допустимый периметр вычисляется:

Сравниваем допустимый периметр с запроектированным, если допустимый периметр меньше проектного, то необходимо устранить недостатки схемы. Для этого проектируют введение дополнительных перемычек, разделяющий большой полигон на несколько меньших. После  этого оценку проекта схемы повторяют до тех пор, пока величина не обеспечит полученных заданных допусков и , проложение в интересующих секциях нивелирных ходов в прямом и обратном направлениях при двух горизонтах.