книги из ГПНТБ / Донских, И. Е. Створный метод измерения смещений сооружений

почти полностью исключают влияние температурного фактора и наклонов, обусловленных изменением уровня воды в водохрани­ лище и инженерно-геологическими условиями основания соору­ жения. Эта схема была разработана и осуществлена институтом Гидропроект в 1954—1955 гг.

А

Рис. 3. Поперечный разрез здания гидроэлектростанции:

Опыт работ показал, что применение прямых отвесов в усло­ виях работы мостовых кранов в монтажной площадке и в ма­ шинном зале здания гидроэлектростанции (см. рис. 2 и 3) затруднено, поэтому в 1956 г. был предложен и опробован более гибкий (оптический) способ связи пунктов А и В с пунктами 1 и 25 закрепления створа — способ измерения зенитных и надирных расстояний в плоскостях, параллельных осям абсцисс и ординат (створ 1—25 был принят за ось абсцисс условной си­ стемы координат) [22].

Зенитные расстояния были измерены двухсекундным астро­ номическим универсалом с центральной ломаной трубой семью приемами при двух положениях круга. Средняя квадратическая ошибка измерения зенитного расстояния составила 0,"36, а средняя квадратическая ошибка определения ординаты при длине визирного луча 60 м — около 0,10 мм. Наклон оси вра­ щения трубы теодолита в этом способе не искажает результатов измерений.

В некоторых циклах измерений по схеме 3 наблюдались не все пункты триангуляции, а только имеющие прямую связь

спунктами А и В.

Ксущественным недостаткам схем 2 и 3 следует отнести большую продолжительность наблюдений триангуляции и срав­ нительно низкую точность определения координат пунктов закрепления створа-— 2—3 мм [3, 27]. Поэтому кафедрой при­ кладной геодезии МИИГАиК была разработана и применена

20

на Братском гидроузле более совершенная схема 4, в которой учтены недостатки схем, примененных на Цимлянском и Куй­ бышевском гидроузлах.

С х е м а 4. Створ для определения горизонтальных смеще­ ний плотины Братского гидроузла создан в галерее (потерне), расположенной в непосредственной близости от основания зда­ ния гидроэлектростанции (рис. 4). Концы створа закреплены кустами обратных поплавковых отвесов по три отвеса в каждом кусту. Кроме этого, в створе заложен

трольных пунктов относительно створа, образованного отвесами, определялись по способу подвижных марок.

Опыт определения горизонтальных смещений гидроэлектро­ станций на Днепре, Волге и Ангаре позволил разработать и применить на Красноярской гидроэлектростанции более совер­ шенную с х е м у 5, представленную на рис. 5 [16]. Определения горизонтальных смещений выполняли по створам, расположен­ ным на гребне плотины, в потерне № 3 и по основанию плотины. Закрепление первых двух створов, удаленных от основания пло­ тины соответственно на 107 и 37 м, выполнено обратными отве­ сами длиной 46 м, а третьего — от 10 до 20 м. Дополнительно установлено два прямых отвеса (в секциях 37 и 54) и шесть кустов обратных с выводом оголовков на уровень потерны № 3, а одного из них (в секции 22) — на уровень гребня плотины. Якорь одного обратного отвеса каждого куста укреплен на уровне основания, а второго— на 10 м ниже основания соору­ жения.

Анализом результатов наблюдений установлено, что смеще­ ния основания плотины распространяются на глубину от 18 до 50 м. Из этого факта следует сделать важный вывод: в скаль­ ных грунтах якори обратных отвесов следует закреплять не ме­ нее 50 м ниже основания сооружения.

Оригинальность схем 4 и 5 состоит не только в полном отказе от триангуляции, но и в том, что система прямых и обратных отвесов в сочетании со створными наблюдениями позволяет определять абсолютные смещения подошвы сооруже­ ния, отдельных слоев основания и наклоны сооружения в сто­ рону верхнего и нижнего бьефов.

21

Таким образом, в разработке схем определения горизонталь­ ных смещений гидротехнических сооружений прослеживается три направления:

— створ расположен на гребне сооружения, пункты закреп­ ления створа принимаются за неподвижные или за ними ведут наблюдения с пунктов триангуляции (схемы 1 и 2). Полученные величины горизонтальных смещений отнесены к гребню соору­ жения и поэтому искажены наклонами его, обусловленными влиянием изменений уровня воды в водохранилище и темпера­ турного режима сооружения. Никаких выводов о смещениях подошвы сооружения и его основания сделать нельзя;

— створ расположен в потерне сооружения, связы пунктов закрепления створа с пунктами триангуляции осущестляется ■определением координат вспомогательных пунктов на гребне сооружения и снесением их в потерну (схема 3). Результаты измерения смещений почти полностью исключены от влияния наклонов сооружения, но продолжительность наблюдений три­ ангуляции затрудняет выбор даты относимости смещений. От­ сутствуют какие-либо данные для суждения о смещениях грунтов основания сооружения;

■— створ расположен в потерне сооружения и закреплен кустами обратных отвесов с закладкой якорей на разной глу­ бине от подошвы сооружения (схемы 4 и 5). Дополнительно устанавливаются обратные и прямые отвесы. Получаемые ре­ зультаты измерений свободны от влияния изменений уровня -воды в водохранилище и температурного режима сооружений. С достаточной уверенностью можно судить о наклонах соору­ жения.

§ 4. Ошибки центрирования и редукции

Важным источником ошибок при створных измерениях явля­ ются погрешности центрирования теодолита (алиниометра,

ных марок и др.), Исследуя элементарные ошибки, возникающие при центри­

ровании теодолита, Ю. В. Кемниц [39] указывает, что оно может быть выполнено или с соблюдением 1\ '— линейного эле­ мента внецентренной установки теодолита, регламентированного соответствующей инструкцией, или с минимально возможной величиной /{. Для этих двух случаев центрирования теодолита

23

где т А и т'с А— ожидаемые средние квадратические ошибка

измерения угла ß, обусловленные влиянием внецентренной уста­ новки теодолита, выраженные в радианах.

Если правую часть формулы (1.10) умножить на sAi, то полу­ чим тс,А — ожидаемую среднюю квадратическую ошибку опре­

Пользуясь методикой доказательств Ю. В. Кемница, ожидае­ мые средние квадратические ошибки определения нествориости пункта і, обусловленные влиянием редукции визирных целей в пунктах В и і, соответственно составят

где к — линейный элемент редукции визирных целей при уста­ новке их в соответствии с требованиями инструкции.

квадратическая ошибка совместного влияния погрешностей цен­

24

Для обратного хода, когда теодолит установлен в пункте В, ;а визирные цели — в пунктах А и і, получим

Вес определения нестворности пункта і из ходов прямо и •обратно, обусловленный влиянием только ошибок центрирования и редукции, получим по формуле

деления нестворности пункта і относительно створа AB, обуслов­ ленная только влиянием погрешностей центрирования и редук­ ции при проложении ходов прямо и обратно.

25

где

Коэффициенты Qc и Q'c, вычисленные соответственно по фор­ мулам (1.25) и (1.27), приведены в табл. 2. Зная Qc (или Q ') и

задаваясь значением I (или V) — линейным элементом внецентренной установки теодолита и визирных целей, по формулам (1.24) или (1.26) легко получить ть>і (или m'L () — ожидаемые

средние квадратические ошибки определения нестворности — по материалам проложения ходов прямо и обратно, обусловленные только влиянием погрешностей центрирования теодолита и ре­ дукции визирных целей.

Считая / и I' величинами постоянными, а й,- — изменяющейся в пределах что возможно только в случае, когда пункт і (см. рис. 6) принимается текущим на отрезке, ограни­

ошибок центрирования и редукции, свойственные соответственно установке теодолита и визирных целей с соблюдением требова­ ний инструкции и с минимально возможной погрешностью.

На основании (1.28) и (1.29), будем иметь

тсг = 0,34/

(1.30)

т'с г -■ 0,201' } ’

26

Г Л А В А II

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ УГЛОВ

§ 5. Некоторые источники ошибок определения нестворностей

Одним из главных источников ошибок створных наблюдений по способу измерения малых углов является ошибка визиро­ вания, определяемая по формуле

Разрешающая способность невооруженного глаза, измеряе­ мая в угловой мере, является функцией многих факторов, в том числе строения глаза, освещенности и формы рассматриваемой цели, ее фона и цвета, состояния организма наблюдателя и т. д. При перенапряжении мышц глаза острота зрения понижается. На основании астрономических наблюдений и измерения диа­ метра светочувствительных элементов сетчатки глаза разрешаю­ щая способностьглаза оказалась равной 60". Однако известны случаи, когда острота зрения у человека доходит до 0",5.

По исследованиям Г. И. Кузнецова |46], выполненным на гребне и в потерне плотины Братской ГЭС, установлено, что со, входящая в формулу (II. 1), составляет 18".

Наклон оси вращения теодолита в створных наблюдениях приводит к смещению визирной оси относительно центра знака постановки теодолита и тем самым искажает величину изме­ ряемой нестворности. Поэтому проверка уровня при алидаде горизонтального круга теодолита и приведение оси вращения его в отвесное положение должны выполняться особо тщательно. Влияние этой ошибки на величину измеряемой нестворности аналогично влиянию внецентренной установки теодолита.

Наклонное положение оси вращения трубы может быть след­ ствием неравенства подставок трубы теодолита и диаметров цапф или неправильной установки оси алидады горизонтального круга. Если наклон оси трубы теодолита обусловлен только

28

неравенством подставок трубы и неравенством диаметров цапф, то в наблюдениях при двух положениях круга влияние этой ошибки полностью исключается. Ошибка в положении оси вра­ щения трубы, вызываемая неправильной установкой оси вра­ щения алидады, не опасна, так как ее влияние при малых углах наклона визирной оси на створе ничтожно мало.

Ошибка, обусловленная изменением фокусировки трубы тео­ долита, может заметно исказить результаты створных наблю­ дений. Ее величина зависит от качества изготовления отдельных деталей трубы теодолита и от разности расстояний от теодолита до визирных целей. Она особенно опасна при наблюдениях на короткие расстояния, когда приходится значительно перемещать фокусирующую линзу. В связи с этим работа фокусирующей си­ стемы трубы должна тщательно исследоваться, а теодолиты с плохо изготовленными фокусирующими системами должны выбраковываться.

Влияние параллакса сетки нитей трубы теодолита может исказить результаты створных наблюдений. Эта ошибка при­ обретает важное значение потому, что все наблюдения на створе выполняются с переменой фокусировки трубы. В силу этого фокусирование трубы «по глазу» и «по предмету» следует выполнять со всей тщательностью.

В теодолитах, применяемых для определения горизонталь­ ных смещений сооружений по способу измерения малых углов, необходимо выполнять исследования рема микрометра, а наблю­ дения вести на разных делениях барабана и вводить поправки за рен.

Важнейшими и мало изученными источниками искажения величин определяемых горизонтальных смещений гидротехниче­ ских сооружений являются ошибки, обусловленные наклонами сооружения в сторону верхнего и нижнего бьефа, являющиеся результатом сезонного изменения температуры бетона сооруже­ ния, изменений уровня воды в водохранилище и инженерно­ геологических свойств основания.

В § 1 отмечалось, что при наполнении водохранилища на участке понура образуется «воронка оседания», а сооружение, оказавшись на склоне воронки, наклоняется в сторону верхнего бьефа. По мере сработки водохранилища, т. е. по мере пониже­ ния уровня воды в водохранилище, происходят наклоны соору­ жения в сторону нижнего бьефа.

Наибольший наклон сооружение получает в сторону верхнего бьефа после затопления строительного котлована и наполнения водохранилища. Поэтому при монтаже статорных колец гидро­ агрегатов последним дается наклон до 0,5 мм на 1 м в сторону нижнего бьефа. После наполнения водохранилища этот наклон исчезает и статорные кольца принимают горизонтальное поло­ жение. Так, статорные кольца Волжской им. В. И. Ленина гидроэлектростанции устанавливались с наклоном к горизонту

29-