величины смещений, полное смещение и его направление, а также определить величину крена сооружения.

Рис. 14.6. Способ горизонатальных углов

Рис. 14.7. Способ координат

Аналогичную схему сравнительно легко применить и в способе координат (рис. 14.7). Вокруг сооружения прокладывают замкнутый полигонометрический ход А-В-С-D и с его пунктов угловой засечкой получают координаты исследуемых точек 1 и 2. Разности значений координат в сопоставляемых циклах наблюдений укажут направление крена и его величину.

На небольших базах крен измеряют с помощью клинометров с цилиндрическим уровнем, имеющем точность не более 5", либо с помощью микронивелиров.

§ 135. Наблюдения за деформациями земной поверхности

Здесь имеются в виду наблюдения за оползнями и деформациями в

мульдах сдвижения.

Оползневые явления и деформации земной поверхности в мульдах сдвижения происходят как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. В связи с этим наблюдательные станции чаще должны обеспечивать возможность определения плановых координат точек и их высот, т.е. обеспечивать пространственные (трехмерные) измерения .

В некоторых случаях задача определения трех координат не ставится, а проектируются только, например, осевые (одномерные), плановые (двумерные) и высотные смещения.

Для определения смещений точек земной поверхности используют различные методы, краткие пояснения по которым приведены ниже.

Осевые методы используют в тех случаях, когда направление движения грунтов известно. Они могут быть реализованы тремя способами: расстояний (рис. 14.8 а ), створов (рис. 14.8 б ), горизонтальных углов (рис. 14.8 в).

В первом способе измеряют расстояния S между точками на линии створа последовательно, начиная от неподвижной точки А и заканчивая на неподвижной точке В створа.

356

Рис. 14.8. Осевые методы наблюдений за оползнями а) способ расстояний; б) способ створов; в) способ горизонтальных углов

В способе створов линию створа располагают перпендикулярно к направлению движения грунтов. Измерения здесь выполняют различными известными методами, рассмотренными выше.

Способ горизонтальных углов используется в тех случаях, когда существует опасность нахождения человека непосредственно в зоне сдвижения грунтов и горных пород. Горизонтальные углы на исследуемые рабочие реперы измеряют относительно исходного направления. При известных линейных расстояниях от станции до точки определяют перемещения последних вдоль оси оползня.

Пространственные смещения определяют чаще в мульдах сдвижения с использованием плановых и высотных способов. Для измерения вертикальных перемещений применяют способы геометрического и тригонометрического нивелирования, для определения плановых смещений – методы

триангуляции, трилатерации, полигонометрии, засечек и т.п., рассмотренные выше в этом и других разделах учебника. Для определения пространственного смещения точек земной поверхности используют стереофотограмметрический способ.

§ 136. Разработка методики наблюдений

Под методикой инженерно-геодезических измерений понимается полная и последовательная совокупность действий, соблюдение которых при измерениях и обработке данных позволяет обеспечить необходимую (заданную) точность измерений.

В связи с этим в понятие «методика» входят требования ко всем элементам, участвующим в измерениях: к опытности наблюдателя; типу используемых приборов; к конструкциям геодезических знаков (исходных и рабо-

357

чих); к условиям производства работ; к способам обработки результатов измерений и мн.др.

Все указанные требования определяются, в первую очередь, качественной характеристикой схемы измерений. Качественным показателем для каждого элемента схемы измерений является единица веса, либо вес р данного элемента (обратный вес q=1/ р данного элемента). Элементом схемы измерений может явиться отдельная ее точка, секция (ход между двумя точками), полигон и т.п.

Указанные в техническом задании требования к точности измерений относятся ко всем точкам системы, независимо от их расположения на объекте, а также независимо от используемой схемы измерений. В связи с этим, для выбора класса измерений необходимо определить качественную характеристику для слабой точки Е схемы измерений. При этом очевидно, что для остальных точек схемы обеспечение необходимой точности измерений будет реализовано.

Рассмотрим пример определения качественных характеристик схемы измерений на основе измерения вертикальных перемещений двух зданий (рис. 14.9 а).

Рис. 14.9. Схема измерения вертикальных перемещений а) размещение рабочих реперов на сооружениях; б) схема нивелирных ходов

На здании 7КЖ запроектировано наблюдение 14 точек, причем, точки 5, 6 и 8, 9 – двойные, находятся в местах стыка конструкций здания. На здании 2К размещено 4 точки. Привязка выполнена к исходному реперу R. На рис. 14.9 б показана запроектированная схема нивелирных ходов, проложенных с учетом условий измерений. На схеме нивелирных ходов указаны качественные характеристики превышений в секциях (обратные веса превышений), определяемые числом штативов (станций), необходимых для измерения данного превышения. Так, q= 1 – одна станция, q = 2 – две станции. Т.е. еди-

358

ницей веса здесь, например, является превышение, измеренное в ходе одного направления при одном горизонте прибора по двум шкалам нивелирной рейки на одной станции.

Для определения наиболее слабой точки в приведенной схеме измерений (точки, имеющей наибольшее значение q), необходимо выполнить преобразования (эквивалентную замену) до установления непосредственной связи исходного репера со слабоопределяемой точкой. Схемы возможных преобразований представлены на рис. 14.10.

Рис. 14.10. Преобразования схем способом эквивалентной замены а) в полигоне; б) между узловыми точками; в) для точки, находящейся в секции

между исходными пунктами; г) преобразование «треугольник-звезда»; д) преобразование «звезда-треугольник»

Для любой точки А полигона (рис. 14.10 а), включающего исходный репер, либо опирающегося на узловую точку, значение качественной характеристики qА определяется по формуле

В частности, если q1=q2=q, т.е. точка А находится по весовым характеристикам посредине полигона (является наиболее слабой точкой Е), то

где П – периметр полигона ( П = å qi ).

Если замкнутый полигон имеет две узловые точки (рис. 14.10 б), то значение качественной характеристики q1-2 определяется также по формуле (14.6). По той же формуле (14.6) определяется и качественная характеристика эквивалентной секции R-A (рис. 14.10 в). В этом случае полагают ничтожное влияние погрешностей исходных данных того и другого реперов и объединяют их в один, т.е. образуют схему рис. 14.10 а.

359

При преобразованиях «треугольник-звезда» (рис. 14.10 г) образуется условная точка Х (узловая точка), относительно которой получают качественные характеристики для соответствующих условных секций:

где П1 = q1 + q2 + q3 – периметр треугольника.

При преобразованиях «звезда-треугольник» (рис. 14.10 д) условными секциями являются стороны образовавшегося треугольника с их качественными характеристиками:

где П2 = q1 ∙ q2 + q3 ∙ q1 + q2 ∙ q3 .

Обратите внимаие на то, что при преобразованиях «звезда-треугольник» исключается узловая точка 4.

Решим теперь задачу поиска наиболее слабой точки Е системы нивелирных ходов (рис. 14.9) и ее качественной характеристики qЕ. Здесь логично предположить, что указанная точка Е находится в секции 10-18. При затруднениях в поисках слабой точки задача решается подбором для нескольких точек по нескольким вероятным направлениям до получения максимального значения qЕ.

Предварительно выделим замкнутый контур А (рис. 14.11) и выполним в нем преобразование «треугольник-звезда». При этом секция 3-1 будет иметь качественную характеристику q3− 1 = q14 + q15 = 1+ 1 = 2 .

Рис. 14.11. Преобразование фрагмента А

Используя формулы (14.8), найдем качественные характеристики получившихся секций звезды:

360

С учетом полученных значений q, а также схемы нивелирных ходов, составим новую схему (рис. 14.12 а – сплошные линии), в которой образуем секции между узловыми точками:

q10− 18 = q9 + q8 + q7 + q6 + q5 + q4 + q3 + q2 = 8 ;

Рис. 14.12. Преобразование схемы нивелирных ходов

Далее выполним преобразования «треугольник-звезда» в двух треугольниках (R10Х1 и R18Х1). В результате получим схему рис. 14.12б. В этой схеме из треугольника RХ2Х3 образуем звезду с узловой точкой Х4. В результате получим схему рис. 14.12в, которая состоит из секции RX4 и замкнутого полигона, включающего слабую точку Е в ходе Х4-Х2-10-11-12-13-14-15-16- 17-18-Х3-Х4. Периметр этого полигона составит:

14.12г).

Требования к точности измерения превышений между отдельными точками в секциях по принятому ходу определяются выражением:

где mh – требуемая средняя квадратическая погрешность измерения превышений; M – требуемая точность измерения деформации отдельной точки; qE

– качественная характеристика слабой точки схемы.

361