10650

11

Следует сказать, что заложенные в период строительства сооружения некоторые осадочные марки в дальнейшем могут быть закрыты или недоступны для установки на них нивелирной рейки. В этом случае удобно использовать стальную автоматически сматывающуюся в коробчатый футляр желобчатую рулетку с миллиметровыми делениями (Шеховцов Г.А., Новиков В.М. Магнитный фиксатор для геодезических измерений // Н.Новгород, 1995. Нижегородский ЦНТИ, информ. листок №336-95). У такой рулетки нулевое деление совпадает с Г-образным окончанием, играющим роль упора или зацепа.

Устанавливают Г-образный упор с закрепленным на нём магнитом на осадочную марку (рис. 4, а). Сцепление упора с маркой позволяет осуществлять натяжение рулетки, приведение её в отвесное положение и, при необходимости, подсветку ее шкалы, по которой берут отсчеты с точностью 0,1мм.

В том случае, когда осадочные марки расположены достаточно высоко (рис. 4, б), используют рулетку в подвешенном состоянии.

Рис. 4. Схема нивелирования с помощью желобчатой рулетки

Для наблюдения за осадками могут быть применены электронные (цифровые) нивелиры со специальными штрих-кодовыми рейками, для кодирования которых используются RAB и BAR коды. Отличительной особенностью таких приборов является автоматическое считывание отсчета по рейке, измерение горизонтального расстояния до неё, вычисление превышения между нивелируемыми точками. Эти значения высвечиваются последовательно на дисплее нивелира. Некоторые цифровые нивелиры позволяют в полевых условиях производить обработку и уравнивание нивелирных ходов. Однако необходимо напомнить, что цифровые нивелиры (как и все нивелиры с компенсаторами) подвержены влиянию вибрации, а также воздействию сильных электромагнитных полей при работе вблизи ЛЭП, открытых распределительных устройств (ОРУ), трансформаторов, токопроводящих шин и т.п., что может привести к повреждению их электроники.

Из современных цифровых нивелиров назовём, например, приборы серии

SDL и DiNi (рис. 5).

12

а)

SDL

Рейка с RAB-кодом

б)

DiNi

Рейка с BAR-кодом

Рис. 5. Цифровые нивелиры серии SDL (а) и DiNi (б)

Для работы с нивелирами SDL 30/50 используются фиберглассовые, алюминиевые или инварные рейки со специальным RAB-кодом, а для работы с нивелирами DiNi 0,3/0,7 применяются рейки инварные, складные или телескопические со специальным BAR-кодом. При отключенной электронике цифровые нивелиры можно использовать с обычными нивелирными рейками.

Высокоточное геометрическое нивелирование практически полностью решает вопрос определения осадок зданий и сооружений. Однако в стесненных условиях подвальных, цеховых и других помещений возможность геометриче-

13

ского нивелирования может быть весьма ограничена. Здесь для определения превышений между осадочными марками могут применяться переносные гидростатические приборы типа шланговых нивелиров. При эксплуатации же таких сооружений, как плотины, ускорители заряженных частиц, атомные и тепловые электростанции и другие подобные объекты, необходим непрерывный геодезический контроль за их осадками и деформациями. Для этих целей разработаны различные стационарные гидростатические и гидродинамические системы с визуальным сбором информации. А на 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 методика 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 на-

блюдений. В работе (Уставич Г.А., Олейник А.М., Шалыгина Е.Л. Разработка многоуровенной двойной гидродинамической системы. // Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. – 2004. –№ 1. – С. 40–53) приведено теоретическое обоснова-

ние 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

[62].

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.

15

Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СМЕЩЕНИЙ

Крупные сооружения (особенно такие как дамбы, плотины) под воздействием односторонних нагрузок могут претерпевать горизонтальные смещения. Для определения этих смещений применяют, в основном, створный и тригонометрический методы наблюдений. Из других методов можно отметить метод измерения горизонтальных углов на контролируемых пунктах; совместное измерение горизонтальных углов с конечных пунктов створа и таковых на контролируемых пунктах; метод полигонометрии; применение непрерывных GPSнаблюдений.

1. Створный метод

Этот метод (рис. 7) 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 путем измерения теодолитом малых углов ε на каждую точку. Тогда линейная величина смещения q будет равна:

Рис. 7. Створный метод определения горизонтальных смещений

Другой способ створного метода (рис. 8) заключается в том, что на контрольную точку М устанавливают визирную цель, положение которой фиксируется отсчетом по шкале. 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 отсчетов по шкале визирной цели судят о смещении контрольной точки М отно-

16

сительно линии Р1Р2 . Аналогичным образом определяют горизонтальные смещения других контрольных точек.

шкала

М

Рис. 8. Определение горизонтальных смещений с помощью визирной цели

Рассмотренные способы носят название способа общего створа. Для створов значительной протяженности и с большим количеством контрольных точек могут применяться способы последовательных и частных створов [12].

Рис. 9. Схемы определения горизонтальных смещений способом последовательных (а) и частных (б) створов

В способе последовательных створов (рис. 9, а) предусматривается определение нестворностей 1 = q1 точки 1 от створа Р1Р2 , 2 точки 2 от створа 1Р2 , 3 точки 3 от створа 2Р2 и т.д. В этом случае нестворность qi любой i-й точ-

17

ки относительно общего створа Р1Р2 может быть вычислена, зная расстояния S между всеми точками, по следующей формуле

ных створов Р1Р2 (рис. 10) можно также определять так называемым способом биполярной угловой засечки (Баран П.И. К разработке протяженного створа способом биполярной засечки // Инж. геод., –1979, вып. 22. – С. 80–82).

Рис. 10. Схема определения нестворности точек биполярной засечкой

Способ заключается в определении углов нестворности γi = βi – 1800 , где левый угол βi в промежуточной точке i измеряют с помощью точного теодолита, визируя на смежные точки. Тогда, для примера на рис. 8, смещения qi каждой промежуточной точки могут быть вычислены по формулам

20

Этот метод (рис. 12) предусматривает периодические определения координат точек 1, 2, 3, … с геодезических пунктов А, В, С … путем измерения в треугольниках всех трех горизонтальных углов с точностью 0,5-0,7”. Горизонтальные смещения получают как разность координат в i-м и начальном цикле наблюдений.

Другие краткие сведения о классических методах определения горизонтальных смещений с применением параллактического способа по 2-метровой базисной рейке, способа прямых и обратных угловых засечек, а также о различных методах с применением светодальномеров, лазеров, гироскопов и фотограмметрии можно прочесть, например, в упомянутой выше работе [62]. Кроме того отметим, что в работе [60] утверждается, что непрерывные GPS-измерения при контроле устойчивости плотин обеспечивают миллиметровую точность.

Глава 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРЕНА ВЫСОКИХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ БАШЕННОГО ТИПА

К сооружениям башенного типа относятся: дымовые и вентиляционные трубы, градирни, ректификационные колонны, грануляционные башни, копры над стволами шахт, водонапорные башни, радиотелевизионные антенные опоры, силосные башни и др.

Крен – наиболее характерный показатель общей деформации высокого сооружения. Он возникает из-за неравномерных осадок фундамента, изменения гидрогеологии несущих грунтов, тектонических и техногенных процессов, искривлений верхней части конструкции и других факторов. Существенное влияние на величину и направление крена оказывают ветровые нагрузки и односторонний солнечный нагрев, в результате чего верх сооружения совершает ам- плитудно-частотные колебания.

Под контролем пространственного положения этих сооружений будем понимать определение отклонения осей и плоскостей сооружения от вертикали, определение абсолютной величины крена и его направления, приращение крена и изменение его направления, скручивание сооружения. и др. Подобные деформации вызывают дополнительный момент, который может привести к потере устойчивости сооружения. Поэтому в проектах для высоких сооружений предусматриваются измерения этих деформаций, как при строительстве, так и особенно при их эксплуатации. По результатам таких измерений, при необходимости, могут разрабатываться профилактические меры для устранения активного увеличения крена и сохранения пригодности сооружения.

Существует значительное количество способов определения крена высоких зданий и сооружений башенного типа: по разности отметок осадочных марок, установленных на фундаменте или цокольной части сооружения; способ вертикального проектирования хорошо заметной верхней точки сооружения на горизонтальную рейку, закрепленную внизу сооружения; способ измерения го-