ГЛАВА 8. НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ СООРУЖЕНИЙ
8.1. Виды деформаций и причины их возникновения
В геодезической практике принято рассматривать деформацию как изменение положения объекта относительно какого-либо его пер-
воначального расположения. После, а иногда и во время строительст-
ва в результате уплотнения (сжатия) грунтов под действием давления массы сооружения, происходит смещение в вертикальной плоскости или осадка сооружения. Иногда, при коренной перестройке структуры грунта, например в лессах при замачивании, происходит быстро про-
текающая во времени деформация, называемая просадкой.
В том случае, когда грунты под фундаментом сооружения сжи-
маются неодинаково или нагрузка на грунт различная, осадка имеет неравномерный характер. В этом случае деформации могут иметь вид:
горизонтального смещения, сдвига, перекоса, прогиба, которые внеш-
не проявляются в виде трещин, сколов, разрывов.
Смещение сооружений в горизонтальной плоскости может быть вызвано боковым давлением грунта, воды, ветра, оползневыми про-
цессами и т.п.
Высокие сооружения башенного типа (дымовые трубы, теле-
башни, высокие опоры) испытывают кручение или изгиб, вызываемые неравномерным солнечным нагревом или давлением ветра.
Для изучения деформаций в характерных местах сооружения фиксируют точки и определяют изменение их пространственного по-
ложения за выбранный промежуток времени. При этом определенное положение и время принимают за начальные.
154
Для определения абсолютных или полных осадок S фиксиро-
ванных на сооружении точек периодически определяют их отметки относительно исходного репера, расположенного в стороне от соору-
жения и принимаемого за неподвижный. Очевидно, чтобы определить осадку точки на текущий момент времени (Hтек) относительно начала наблюдений (Hнач), необходимо вычислить разность отметок, полу-
ченных на эти моменты, т.е.
= тек − нач . |
(8.1) |
Средняя осадка Scр всего сооружения или отдельных его частей вычисляется как среднее арифметическое из суммы осадок всех n его
точек
ср = |
1 |
|
. |
(8.2) |
|
||||
|
1 |
|
||
|
|
|
|
Одновременно для полноты характеристики указывают наи-
большую и наименьшую осадки точек сооружения. Неравномерность осадки может быть определена по разности осадок S каких либо двух точек
∆ = 2 − 1 . |
(8.3) |
Крен или наклон сооружения определяют как разность осадок
двух точек, расположенных на противоположных краях сооружения,
или его частей вдоль выбранной оси. Наклон в направлении продоль-
ной оси называют завалом, а в направлении поперечной оси переко-
сом. Величина крена, отнесенная к расстоянию между двумя точками l, называется относительным креном K или наклоном сооружения.
= |
2− 1 |
. |
(8.4) |
|
|||
|
|
|
|
Горизонтальное смeщение q отдельной точки сооружения ха-
рактеризуется разностью ее координат xтек, yтек и xнач, yнач, полученных в начальном и конечном циклах наблюдений. Положение осей коор-
динат, как правило, совпадает с главными осями сооружения. Смеще-
155
ния вычисляют по формулам
х = тек |
− нач, |
(8.5) |
|
|
= |
− . |
(8.6) |
|
тек |
нач |
|
Аналогично можно вычислит смещения между предыдущим и
последующим циклами наблюдений.
Кручение относительно вертикальной оси характерно в основ-
ном для сооружений башенного типа. Оно определяется как измене-
ние углового положения радиуса фиксированной точки, проведенного
из центра исследуемого горизонтального сечения.
Изменение величины деформации за выбранный интервал вре-
мени характеризуется средней скоростью деформации vср. Так, напри-
мер, средняя скорость осадки исследуемой точки за промежуток вре-
мени t будет равна |
|
|
|
= 2− 1 . |
(8.7) |
ср
Различают среднемесячную скорость, когда время t выражается числом месяцев, среднегодовую и т.д.
8.2. Задачи и организация наблюдений
Наблюдения за деформациями сооружений представляют собой комплекс измерительных и описательных мероприятий по выявлению величин деформаций и причин их возникновения. Они выполняются с целью оценки устойчивости сооружения и принятия своевременных профилактических мер, обеспечивающих его нормальную работу.
Для сложных и ответственных сооружений (плотины, АЭС и др.) систематические наблюдения за деформациями начинают с мо-
мента их возведения и продолжают в течение всего строительства и
156
эксплуатации по календарному плану (через определенные промежут-
ки времени). Возможно также проведение срочных наблюдений, на-
пример, после землетрясения, или параллельных специальных наблю-
дений за изменением метеоусловий, температуры грунтов, строитель-
ной нагрузки и т.д.
Проект для производства наблюдений должен включать:
–техническое задание на производство работ;
–общие сведения о сооружении, природных условиях и режи-
ме его работы;
–схему размещения опорных и деформационных знаков;
–принципиальную схему наблюдений;
–расчет необходимой точности измерений;
–методы и средства измерений;
–рекомендации по методике обработке результатов измерений
иоценке состояния сооружения;
–календарный план (график) наблюдений;
–состав исполнителей, объемы работ и смету.
8.3.Точность и периодичность наблюдений
Внормативных документах точность определения осадок или горизонтальных смещений характеризуются среднеквадратической ошибкой:
1 мм – для зданий и сооружений, возводимых на скальных или полускальных грунтах;
3 мм – для зданий и сооружений, возводимых на песчаных,
глинистых и других сжимаемых грунтах; 10 мм – для зданий и сооружений, возводимых на насыпных,
157