38. Геодезические методы измерения перемещений.

В процессе проектирования инженерных сооружений действи­тельные свойства строительных материалов и фактическая схема конструкции заменяются расчетными. Полученные при этом характеристики устойчивости и прочности сооружений носят приближен­ный характер. Невозможно также и точное определение поведения грунтов под сооружением. И хотя теоретические данные о способности сооружений выдерживать предполагаемые нагрузки прове­ряются на моделях путем лабораторных испытаний и исследований действительная статическая работа сооружения и его элементов всегда отличается от расчетной. В отдельных случаях это несоответ­ствие бывает настолько велико, что возникает пространственное смещение сооружения, вызывающее его деформацию в виде прогибов и перекосов, образования трещин и крена. Если все эти явления не будут своевременно обнаружены и не будут приняты меры к их устранению , то может возникнуть опасность разрушения сооруже­ния. Вот почему с момента закладки и в течение строительного и эксплуатационного периодов за сооружением проводится целый комплекс натурных наблюдений, в котором важное место отводится геодезическим измерениям.

Всякое пространственное смещение сооружения может быть разделено на два составляющих — в плане и по высоте. Смещение Сооружения в горизонтальной плоскости называют сдвигом, вертикальной —осадкой. Для их определения в тело соору­жения закладывгются контрольные знаки; схема их размещения обусловлена формой и конструкцией сооружения, а также геологи­ческими и гидрогеологическими условиями местности. Наблюдения за положением контрольных знаков ведутся с пунктов специально создаваемой на строительной площадке геодезической сети. Эти пункты, называемые опорными, располагают на устойчивых грунтах, гарантирующих их неподвижность.

Допустимые ошибки определения сдвигов и осадок сооружений регламентируются специальной инструкцией.

ИЗМЕРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СМЕЩЕНИЙ СООРУЖЕНИЙ

Для измерения сдвигов сооружений применяют, главным образом, створный, тригонометрический (реже полигонометрический) способы и способ отдельных направлений

Створный способ заключается в измерении смещения l_i контрольного знака i со створа опорной линии АВ, обычно совпада­ющей с осью сооружения или параллельно ей. Величина l_i может быть измерена непосредственно с помощью подвижной марки, установленной на контрольном знаке i. Вращением наводящего винта визирная цель марки вводится в совпадающую со створом АВ коллимационную плоскость высокоточного теодолита, установленного в пункте А. Отсчет по шкале марки определит величину искомого смещения l_i.. Получен­ный результат контролируется наблюдением марки с пункта В.Эта же задача может быть решена путем измерения малых углов β_a и β_B, образованных створом АВ и направлениями Аi и Вi на установленную над контрольным знаком неподвижную марку. Измерив с точностью 1:1000 расстояние L₁ и L₂, вы­числяют сдвиг l_i .В условиях плохой видимости по створу АВ вместо углов β_aи β_B измеряют угол γ на контрольном знаке.

Тригонометрические способы. В горной местно­сти, когда контрольные знаки и опорные пункты располагаются на разных уровнях или при невозможности образовать створ, для наблюдений за горизонтальными смещениями сооружений поль­зуются способом триангуляции. Сущность способа состоит в периодическом определении координат контрольных знаков, включенных и триангуляционную сеть. По разностям координат в смежных цик­лах наблюдений определяют сдвиг сооружения.

На рис. изображена сеть триангуляции, построенная для наблюдений за горизонтальными смещениями арочной плотины. Базисной стороной сети является наиболее удаленная от сооружения трона /—//; с ближайших к плотине опорных пунктов V, VI и VII прямыми угловыми засечками определяют координаты кон­трольных знаков 1, 2, 3. Неизменность положения пунктов сети контролируется путем измерения направлений на удаленные ориентиры.

Недостатком способа триангуляции является его трудоемкость; в течение длительного периода полевых и камеральных работ положение сооружения может измениться. Поэтому все чаще триангуля­ционная сеть заменяется трилатерацией с использованием прецизионных светодальномеров. В этом случае повышается не только эффективность наблюдений, но и точность их результатов.

Способ отдельных направлений состоит в по­вторных измерениях горизонтального угла β₁ с вершиной на опорном пункте М между направлениями на ориентирный пункт О₁ и на контрольный знак А, закрепленный на сооружении. По изме­нению ∆β₁, угла β₁ и измеренному расстоянию МА = L₁ вычисляют линейное смещение контрольного знака А. Для контроля одновременно измеряют угол β₂ с опорного пункта N. Способ отдельных направлений имеет ряд преимуществ по сравне­нию с предыдущими: он не требует определения координат контроль­ных знаков и применим при любой схеме их расположения.

Основным способом определения величин осадок сооружений является высокоточное геометрическое нивелирование и в некоторых случаях — гидростатическое.

Вокруг сооружения вне зоны возможных деформаций грунтов создается сеть из 3—4 глубинных реперов, закладываемых в корен­ные породы. В целях обеспечения незыблемости глубинного репера его ограждают от соприкосновения с активным слоем грунта и пред­охраняют от гидротермического воздействия с помощью специальных защитных устройств.

Определение величины осадок состоит в измерении превышений. между опорными реперами и контрольными знаками через выбран­ные промежутки времени. Разности высот одного и того же знака,вычисленные в смежных циклах наблюдений, характеризуют величину осадки знака и соответствующей части сооружения. По резуль­татам наблюдений составляют график хода осадок.

. Геометри­ческая сущность измерения крена сводится к определению взаимного положения двух таких точек А и В сооружения, которые по техни­ческим условиям проекта должны лежать на одной отвесной линии. Проще всего полная угловая величина крена у полу­чается проектированием с помощью отвеса точки А на горизонталь

ную плоскость. Измерив высоту а точки А и длину b ортогональ­ной проекции прямой АВ находят у.

Для этой же цели можно воспользоваться теодолитом с наклад­ным уровнем, установив его последовательно на створных знаках / и 2 взаимно перпендикулярных осей сооружения. Точка А проектируется при двух положениях вертикального круга па миллиметровую линейку l, располагаемую поочередно в напра­влениях створов 2—В и /—В. Точки А₁ и A₂ фиксируют по средним из отсчетов по шкале линейки при круге право и круге лево; длину отрезка b находят графически, продолжив направления 1—А₁ и 2—А₂ до их пересечения в точке A₀