15.3. Методы и точность измерений осадок и деформаций
Наряду с определением величин осадок и деформаций, проводят физико-механические наблюдения (свойства грунтов, измерение напряжений и температуры фундамента, колебаний уровня грунтовых вод и т.д.). Геодезические и другие измерения должны быть тесно связаны для выявления причин и закономерностей осадок и деформаций.
Негеодезические измерения дают величину относительной осадки или деформации, приборы устанавливаются на сооружении и перемещаются вместе с ним (отвесы, клинометры, щелемеры, микрокренометры и др.).
Геодезические измерения позволяют определить и относительную, и абсолютную величину вертикальных и горизонтальных перемещений сооружений по отношению к неподвижным знакам, устанавливаемым на некотором расстоянии от сооружения.
Существует несколько геодезических методов измерений перемещений точек:
а) геометрическое нивелирование 1-го, 2-го, 3-го классов – измерение вертикальных смещений точек;
б) гидростатическое нивелирование – вертикальное смещение труднодоступных точек, расположенных приблизительно на одной высоте;
в) тригонометрическое нивелирование – измерение вертикальных смещений отдаленных и труднодоступных точек;
г) угловые засечки – измерение смещений точек в горизонтальной плоскости;
д) фотограмметрические методы – определение смещений точек в вертикальной и горизонтальной плоскости путем измерения на стереоприборах фотоснимков осадочных марок на сооружении.
Геодезические осадочные знаки делают специальной формы и располагают их вне зоны влияния осадок и деформаций и с учетом специальных требований. Приборы для измерений необходимо выбирать с учетом требуемой точности (современные приборы позволяют определять осадки с точностью до 0,01 мм).
Точность работ определяется чувствительностью конструкции к осадкам, скоростью осадок, значимостью сооружения. Точность определения осадок ±1 мм является достаточной, так как расчет конструкций производится с точностью до миллиметра.
15.4. Организация наблюдений за осадками методом геометрического нивелирования
Метод геометрического нивелирования является наиболее точным, удобным и распространенным. Наблюдения осуществляются с помощью высокоточных нивелиров: Н 05; Ni 005А и др. и инварных реек относительно неподвижных геодезических знаков. В качестве последних служат глубинные реперы различных конструкций, закладываемые на глубину до коренных пород.
Для этих же целей используют лазерные приборы. Их преимущество – возможность полной автоматизации процесса измерений с непрерывной регистрацией результатов. В комплект аппаратуры входит лазерный нивелир с самоустанавливающейся линией визирования, нивелирные рейки с фотоэлементами, включенными в полярную схему. Фотоприемное устройство отслеживает положение лазерного пучка. При неравномерном освещении фотоэлементов вырабатывается управляющее напряжение, которое подается на электродвигатель. Электродвигатель перемещает фотоэлементы рейки до тех пор, пока направляющее напряжение не станет равным нулю, что соответствует одинаковой освещенности фотоэлементов. Результаты измерений регистрирует запоминающее устройство. Таким образом, запоминающее устройство непрерывно записывает вертикальные перемещения контролируемой точки. Стабильность горизонтального положения лазерного пучка составляет 0,3 – 0,5" при наклоне прибора до 15'.
Применяются цифровые нивелиры, которые также позволяют автоматизировать процесс наблюдений за деформациями.
Для наблюдений за основанием сооружений в их цоколе через определенные расстояния закладывают осадочные марки (контрольные реперы) различных конструкций. Если нет прямой связи между глубинными реперами и осадочными марками, то дополнительно закладывают промежуточные (рабочие) реперы (рис. 110).
Если строящееся сооружение крупное и ответственное, то организуют наблюдения за поведением дна котлована. С этой целью закладывают глубинные марки. Эти наблюдения составляют нулевой цикл, с которым сравнивают все последующие. Он должен быть проведен в момент, когда давление на основании ≈ 0, но не ранее чем через 3 – 4 дня после закладки осадочных марок и 2 – 3 месяца после установки глубинных реперов. Результаты нивелирования заносят в журнал установленного образца.
Периодичность последующих наблюдений устанавливается в зависимости от календарных сроков строительства, свойств грунтов, величины и стабилизации осадок. Обычно наблюдения должны производиться по мере достижения веса строящегося сооружения 25, 50, 75 и 100% своей проектной величины (1 – 3 месяца). Чем несвязнее грунт, тем чаще необходимы наблюдения: через 1 – 1,5 месяца на песках, 3 – 4 месяца на связных грунтах (глины, суглинки, илы и т.д.). После полной загрузки здания периодичность составляет 5 – 6 месяцев для песков и 3 – 4 месяца для глин в течение 2 – 3 лет.
Величина относительной осадки определяется как разность отметок одной и той же марки из соседних циклов; абсолютной осадки – как разность отметок марки из нулевого и последнего циклов. Это оформляют в ведомости стандартного образца и графически (линии равных осадок фундамента, график и эпюры развития осадок марок, развернутые графики осадок марок).
По величине осадок вычисляют затем величины других деформаций, указанных в разделе 15.2. Порядок расчета деформации можно заимствовать из специальной литературы.
1
2
12 КЖ
3
Рис. 110. Схема расположения осадочных марок, промежуточных и
глубинных реперов: 1 – промжуточный репер; 2 – осадочная марка; 3 –глубинный репер
Заключение
В данном учебном пособии подробно рассмотрены вопросы инженерной геодезии, связанные с тематикой лабораторных работ и учебной геодезической практики. В связи с этим некоторые темы рассмотрены лишь в той мере, в какой это было необходимо для ознакомления студентов с некоторыми методиками измерений, приборами (светодальномеры, электронные тахеометры и др.).
Поскольку решение задач на топографической карте подробно рассмотрено [5], здесь они не рассматривались.
Устройство геодезических приборов рассмотрено на примере таких марок теодолита и нивелира, с которыми студентам предстоит работать в течение учебного года.
В учебном пособии подробно рассмотрены вопросы ориентирования линий местности, угловые и линейные измерения, метод геометрического нивелирования, топографические съемки, геодезические работы на строительной площадке и др. Текст сопровождается богатым графическим материалом. Полагаем, что это будет способствовать хорошей подготовке студентов по дисциплине «Инженерная геодезия».
Литература
Руководство по наблюдениям за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений. М., Стройиздат, 1975.
Пискунов М.Е. Методика геодезических наблюдений за деформациями сооружений. «Недра», М., 1980.
Ганьшин В.Н. (ред.), Стороженко А.Ф., Буденков Н.А. Измерение вертикальных смещений сооружений и анализ устойчивости реперов. «Недра», М., 1981.
Багратуни Г.В., Ганьшин В.Н. и др. Инженерная геодезия. М., «Недра», 1984.
Кочетова Э.Ф. Практикум по геодезии. Работа с топографической картой. Н.Новгород, ВГИПА, 2004.
Федотов Г.А. Инженерная геодезия. М., «Высшая школа», 2006.
Дементьев В.Е. Современная геодезическая техника и ее применение. М., Академический проект, 2008.
Ямбаев Х.К. Геодезическое инструментоведение. М., «Академический проект», 2011.
Оглавление
Введение ………………………………………………………………..3