3.Методы створных измерений (подвижной марки, подвижного приемника света, малых углов, полигонометрии, измерение угла на контрольном пункте).

Створные наблюдения широко применяют для исследования деформаций сооружений прямолинейной формы (ряда фундаментов или колонн зда­ний, плотин и т.п.) и определения смещений оползневых пород, то есть когда смещения достаточно знать по одному направлению. При этом координатную систему выбирают так, чтобы с направлением смещений совпадала ось ординат, а с направлением створа – ось абсцисс.Величины смещений находятся по разности значений ординат (нестворностей), измеренных в двух циклах.

Различают способ и программу оптических створных измерений. Способ характеризует порядок (какие элементы измеряют) и средства определения нестворности отдельной точки створа, а программа — после­довательность измерения всего створа.Сущность створных измерений (оптический створ) заключается в определении величин С₁ ,С₂ и С₃ (рис.), представляющих собой отклонения наблюдаемых точек 1, 2, 3 от створа опорных знаков А и В. Отклонения часто определяют по рейке с миллиметровыми деле­ниями, поставленной перпендикулярно к створу АВ. При этом над опорным пунктом А (рис.а) устанавливают теодолит и наводят крест сетки нитей на визирную цель марки над опорным пунктом В. Берут отсчеты С₁ ,С₂ и Сз при двух положениях круга теодолита по измерительной рейке, приставленной пяткой к наблюдаемой точке. По полученным отсчетам определяют средние значения и запи­сывают их в ведомость смещений. После дальнейших аналогичных измерений вычисляют величину смещения как разность отсчетов по рейке в начальном и наблюдаемом цикле.

а - с помощью измерительной рейки; б - путём измерения малых углов

При небольшой длине створов (до 250 м) можно использовать горизонтальные шашечные или штриховые рейки и прибор с плоскопараллельной пластинкой. Прибор, установленный в одном конце створа, наводится на марку другого конца створа, а в промежуточных точках ставится реечка, по которой определяется величина отклонения точки от створа.

Для повышения точности измерений линию створа закрепляют от наблюдаемых точек на расстоянии до 0,6 м.

В практике инженерно-геодезических работ при строительстве ряда уникальных сооружений наибольшее распространение получили простые программы створных измерений, основными из которых являются программы общего створа; частей створа; последовательных створов; частных створов.

Распространённые программы створов: программа общего створа, программа частных (пересекающихся) створов; Программа последовательных створов;Программа последовательных створов по частям.

Приведенный анализ основных программ створных измерений методами оптического визирования позво­ляет сделать следующие основные выводы:

• наиболее точные результаты обеспечивает программа последовательных створов коротким визирным лучом;

• если створ разбит на части, то оптимальной является программа последовательных створов по частям, когда в створе ми­нимальное число частей (три части), а все основные и проме­жуточные точки определяются по программе последовательных створов с ориентированием зрительной трубы на (²/з) L.

Створному методу присущи недостатки в том, что смещения определяются только в одном направлении (по оси X), перпен­дикулярном к створу АВ, а близкое, к наблюдаемым точкам распо­ложение опорных пунктов не дает полной уверенности в их неподвижности, а значит, и надежности результатов измерений.

Наиболее простыми способами измерения нестворностей являются способы подвижной марки, малых (параллактических) углов при неподвиж­ной визирной и измерения угла на контрольном пункте.

В способе подвижной марки на определяемых пунктах устанавливается подвижная марка и ее, с помощью микрометренного винта, вводят в створ I-II, заданный оптической линией теодолита, и берут отсчеты по шкале подвижной марки. До начала наблюдений необходимо определить место нуля (МО) подвижной марки. МО является такой отсчет, при котором ось симметрии визирной цели проходит через центр знака. Таких определений необходимо сделать два-три и взять среднее между ними. Нестворность контрольного пункта вычисляется по формуле или , где - средний отсчет по шкале подвижной марки при ее введении в створ.

Ожидаемую погрешность определения нестворности пункта подсчитывают по формуле ,

где – расстояние от инструмента до контрольного пункта; – погрешности ориентирования створа и фиксирования марки в створе; - число приемов определения нестворности; - число фиксирований марки в приеме.

Способ подвижной визирной цели следует применять для непосредственного измерения отклонения деформационной марки от створа в линейных величинах. Визирование на подвижную визирную цель, строго центриро­ванную на марке, необходимо осуществлять точными и высокоточ­ными теодолитами, снабженными накладными уровнями.

При использовании в качестве визирной линии луча лазера роль подвижной визирной цели должен осуществлять приемник света с отчетным приспособлением.

Измерения способом подвижной визирной цели следует проводить при двух кругах теодолита в прямом и обратном направлениях, при этом, число приемов должно быть не менее 5. Расхождения между отдельными приемами не должны превышать 1 мм.

Отсчет положения подвижной визирной цели по микрометру теодолита необходимо производить не менее 3 раз, а расхождения в отсчетах не должны превышать 0,3 мм.

В способе малых углов теодолит устанавливают на одном опорном пункте, а на втором опорном пункте и на контрольных точках визирные марки.

Измеряют малый угол βi между опорной линией и каждой контролируемой точками. Значения нестворностей вычисляются по формуле: где – расстояние от определяемого пункта до контрольного (определяется с точностью 1:1000).

Для определения отклонения дефор-мационной марки от створа при способе измерения малых (параллактических) углов необходимо провести измерение расстояний от пункта стояния инструмента до марки. Измерение угла отклонения марки от створа следует прово­дить точным или высокоточным теодолитами (Tl, T2 и др.), снабженными оку­лярным или оптическим микрометрами. Малые углы измеряют способом отдельного угла или способом круговых приемов,

но используется только оптический микрометр, и сохраняют во всех циклах одну и ту же установку лимба. Половину приемов выполняют при КП, половину – при КЛ. Число приемов и допускаемые средние квадратические погрешности измерения малых углов должны соответствовать приведенным в.

Расстояние от опор­ного знака до марки, м	Допускаем сред кв. погр. измерения угла, с	Число приемов для теодолита, снабженного
		оптическим микро­метром	окулярным микро­метром
100 и менее 200 600—1000	2,0 1,0 0,5	3 6 12	2 4 6

При измерениях малых углов окулярным микрометром теодолита расхождения не должны превышать:

– между тремя наведениями в полуприемах, а также между зна­чениями одного и того же угла, выведенного из полуприемов – 1,5 деления окулярного микрометра;

– между значениями одного и того же угла из разных приемов в прямом и обратном ходах –1 деление окулярного микрометра.

При измерениях малых углов оптическим микрометром теодолита расхождения не должны превышать:

– между значениями одного и того же угла, выведенного из по­луприемов – 3";

– между значениями одного и того же угла из разных приемов в прямом и обратном хода – 1,5".

Среднюю квадратическую погрешность направления из одного приема определяют по формуле Петерса:

(8.20)

где n – число приемов; m – число направлений; – сумма абсолютных значений измеренных направлений от их средних значений, вычисленная по всем направлениям и по всем приемам.

Ожидаемая погрешность ML определения нестворности пункта выражается формулой:

(8.21)

где – ошибка измерения малого угла β одним приемом оптическим микрометром (2”); n – число приемов измерения угла; – расстояние от теодолита до контролируемого пункта.

Надежность определений зависит от точ­ности измерения малого параллактического угла , а расстояние S_i может быть измерено нитяным дальномером. При расчете необходимой точности измерения параллактического угла нужно учитывать, что ошибка в 1" вызывает ошибку в величине попе­речного смещения 0,5 мм на каждые 100 м расстояния.

Способ измерения угла на контрольном пункте. На опорных пунктах створа устанавливаются визирные марки. Теодолит устанавливается на контрольном пункте и измеряется угол . Нестворности вычисляют по формуле

(8.22)

В данной формуле значения и - расстояния от определяемого пункта до опорных точек соответственно.

Среднюю квадратическую погрешность определения нестворности можно рассчитать по формуле:

. (8.23)

Способ применяют в тех случаях, когда видимость между опорными пунктами створа отсутствует или неблагоприятна для измерений, что нередко случается в галереях плотин или штольнях. Для точки, расположенной в середине створа, длины визирных лучей одинаковы и исклю­чается погрешность за перефокусировку трубы. Недостаток способа – отсутствие надежного контроля измерений.

Метод полигонометрии используется в стесненных условиях в строительный период для изучения смещений тоннелей, кольцевых сооружений и арочных плотин.

Для измерения углов используют высокоточные теодолиты, для измерения расстояний – светодальномеры. Количество приемов при наблюдениях рассчитывают для каждого случая.

Если ход полигонометрии прокладывают внутри сооружения, то отсутствует возможность азимутальной привязки хода. В этом случае при уравнивании результатов наблюдений используют только координатные условия. Если ход прокладывают снаружи (например, по гребню плотины), то при этом измеряют примычные углы, и уравнивание ведется с использованием координатных и азимутальных условий.