Наблюдение за деформациями сооружений геодезическими методами

Содержание

Основной целью наблюдений является определение величин деформации для оценки устойчивости сооружения и принятия своевременных профилактических мер, обеспечивающих его нормальную работу.

Кроме того, по результатам наблюдений проверяется правильность проектных расчетов и выявляются закономерности, позволяющие прогнозировать процесс деформации.

Наблюдения за деформациями сооружений представляют собой комплекс измерительных и описательных мероприятий по выявлению величин деформаций и причин их возникновения.

Для сложных и ответственных сооружений наблюдения начинают одновременно с проектированием. На площадке будущего строительства изучают влияние природных факторов и в этот же период создают систему опорных знаков с тем, чтобы заранее определить степень их устойчивости.

Наблюдения непосредственно за сооружением начинают с момента начала его возведения и продолжают в течение всего строительного периода. Для большинства крупных сооружений наблюдения проводятся и в период их эксплуатации. В зависимости от характера сооружения, природных условий и т. д. наблюдения могут быть закончены при прекращении деформаций, а могут продолжаться и весь период эксплуатации.

На каждом этапе возведения или эксплуатации сооружения наблюдения за его деформациями производят через определенные промежутки времени. Такие наблюдения, проводимые по календарному плану, называются систематическими.

В случае появления фактора, приводящего к резкому изменению обычного хода деформации (изменение нагрузки на основание, температуры окружающей среды и самого сооружения, уровня грунтовых вод, землетрясение и др.), выполняют срочные наблюдения.

Параллельно с измерением деформаций для выявления причин их возникновения организуют специальные наблюдения за изменением состояния и температуры грунтов и подземных вод, температурой тела сооружения, за изменением метеоусловий и т. п. Ведется учет изменения строительной нагрузки и нагрузки от установленного оборудования.

Для производства наблюдений составляют специальный проект, который в общем случае включает в себя:

техническое задание на производство работ;

общие сведения о сооружении, природных условиях и режиме его работы;

схему размещения опорных и деформационных знаков;

принципиальную схему наблюдений;

расчет необходимой точности измерений;

методы и средства измерений;

рекомендации по методике обработки результатов измерений и оценке состояния сооружения;

календарный план (график) наблюдений;

состав исполнителей, объемы работ и смету.

От правильного выбора точности и периодичности зависят методы и средства измерений, затраты на их производство и достоверность получаемых результатов.

Точность и периодичность измерений указываются в техническом задании на производство работ или в нормативных документах. В особых случаях эти требования могут быть получены путем специальных расчетов.

В нормативных документах требования к точности определения осадок или горизонтальных смещений характеризуются средней квадратической 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, просадочных и других сильно сжимаемых грунтах;

15 мм — для земляных сооружений.

На оползневых участках осадки измеряются со средней квадратической ошибкой 30 мм, а горизонтальные смещения -10 мм.

Крены дымовых труб, мачт, высоких башен и т. п. измеряются с точностью, зависящей от высоты Н сооружения и характеризуемой величиной 0.0005Я.

Установить необходимую точность измерения деформаций расчетным путем довольно сложно, однако для многих практических задач можно пользоваться формулой m_ф£0,2DФ, где m_ф — средняя квадратическая ошибка измерения деформации; DФ — величина деформации за промежуток времени между циклами измерений.

Выбор времени между циклами измерений зависит от вида сооружения, периода его работы, скорости изменения деформации и других факторов. В среднем в строительный период систематические наблюдения выполняют 1-2 раза в квартал, в период эксплуатации – 1-2 раза в год. При срочных наблюдениях их выполняют до и после появления фактора, резко изменяющего обычный ход деформации.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9031 — | 7258 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Чтобы разместить большое количество сведений в единой информационной системе, кадастровая информация делится на элементарные слои, каждый из которых самостоятельно используется для решения конкретной задачи.

Для автоматизированной системы кадастра, основанной на применении ГИС, используются цифровые кадастровые карты, планы. Все объекты, представленные на кадастровой карте, плане, имеют пространственную привязку, т. е. их положение определено в той системе координат, которая принята при создании карты. Описательные данные объекта (земельного участка) составляют содержание базы данных информационной системы. Для обозначения и связи объектов этой базы данных используются идентификаторы (кадастровые номера) участков. Таким образом, цифровая кадастровая карта, представляя собой совокупность метрических (графических) и семантических (описательных) данных, является картографической частью информационной системы кадастра. Определяя местоположение земельных участков, их границы и площади, она используется как инструмент управления земельными ресурсами.

Таким образом, государственный земельный кадастр является геоинформационной системой, обеспечивая сбор, хранение и выдачу земельной информации потребителям.

24.1. Виды деформации и причины их возникновения

Вследствие конструктивных особенностей, природных условий и деятельности человека сооружения в целом и их отдельные элементы испытывают различного вида деформации.

В общем случае под термином «деформация» понимают изменение формы объекта наблюдений. В геодезической практике принято рассматривать деформацию как изменение положения объек-

та относительно первоначального.

Под постоянным давлением от массы сооружения грунты в основании его фундамента постепенно уплотняются (сжимаются) и происходит смещение в вертикальной плоскости, называемое осадкой сооружения. Кроме давления от собственной массы,

осадка может быть вызвана и другими причинами: карстовыми и оползневыми явлениями, изменением уровня грунтовых вод, работой тяжелых механизмов, движением транспорта, сейсмически-

ми явлениями и т.п. При коренном изменении структуры пористых и рыхлых грунтов происходит быстро протекающая во времени деформация, называемая просадкой.

В случае когда грунты под фундаментом сооружения сжимаются неодинаково или нагрузка на грунт различная, осадка имеет неравномерный характер. Это приводит к другим видам деформаций сооружений: горизонтальным смещениям, сдвигам, перекосам, прогибам, которые внешне могут проявляться в виде трещин и даже разломов.

Смещение сооружений в горизонтальной плоскости может быть

вызвано боковым давлением фунта, воды, ветра и т.п. Высокие сооружения башенного типа (дымовые трубы, теле-

башни и т.п.) испытывают кручение и изгиб , вызываемые нерав-

номерным солнечным нагревом или давлением ветра.

Для изучения деформаций в характерных местах сооружения фиксируют точки и определяют изменение их пространственного положения за выбранный промежуток времени. При этом определенное положение и время принимают за начальные.

Для определения абсолютных , или полных , осадок S фиксиро-

ванных на сооружении точек периодически определяют их отметки Я относительно исходного репера, расположенного в стороне от сооружения и принимаемого за неподвижный. Очевидно, чтобы определить осадку точки на текущий момент времени относительно начала наблюдений, необходимо вычислить разность от-

меток, полученных на эти моменты, т.е. S= # тск — # нач , где # тск и

# нач — отметки на текущий и начальный моменты соответственно. Аналогично можно вычислить осадку за время между предыдущим и последующим периодами (циклами) наблюдений.

Средняя осадка всего сооружения или отдельных его частей

вычисляется как среднее арифметическое из суммы осадок всех п его точек, т.е. S cp = ^S/n. Одновременно со средней осадкой для

полноты общей характеристики указывают максимальную £ пш и минимальную S mln осадки точек сооружений.

Неравномерность осадки может быть определена по разности осадок A S каких-либо двух точек 1 и 2, т.е. Д ^ = S 2 — S x .

Крен , или наклон , сооружения определяют как разность оса-

док двух точек, расположенных на противоположных краях сооружения, или его частей вдоль выбранной оси. Наклон в направлении продольной оси называют завалом , а в направлении поперечной оси — перекосом. Величина крена, отнесенная к расстоянию / между двумя точками 1 и 2, называется относительным

креном К. Вычисляется он по формуле K=(S 2 —

Горизонтальное смещение q отдельной точки сооружения харак-

теризуется разностью ее координат

у т е к и х н а ч ,

>> нач , п о л у ч е н н ы х

в текущем и начальном циклах наблюдений. Положение осей коор-

динат, как правило, совпадает с главными осями сооружения. Вычисляют смещения в общем случае по следующим формулам:

Чх = ^тек — *на Ч ; Яу = Утек

Упач • АнаЛОГИЧИО МОЖНО ВЫЧИСЛИТЬ СМеЩеНИЯ

между предыдущим и последующим циклами наблюдений. Горизонтальные смещения определяют и по одной из осей координат.

Кручение относительно вертикальной оси характерно в основном для сооружений башенного типа. Оно определяется как изменение углового положения радиуса фиксированной точки, проведенного из центра исследуемого горизонтального сечения.

Изменение величины деформации за выбранный интервал времени характеризуется средней скоростью деформации v cp . Так, на-

пример, средняя скорость осадки исследуемой точки за промежуток времени t между двумя циклами / и j измерений v cp = (5) — S)/t. Различают среднемесячную скорость, когда t — число месяцев, и среднегодовую, когда t — число лет, и т.д.

24.2. Задачи и организация наблюдений

Наблюдения непосредственно за сооружением начинают с момента начала его возведения и продолжают в течение всего строительного периода. Для большинства крупных сооружений наблюдения проводятся и в период их эксплуатации. В зависимости от характера сооружения, природных условий наблюдения могут быть закончены при прекращении деформаций, а могут продолжаться и весь период эксплуатации.

На каждом этапе возведения или эксплуатации сооружения Наблюдения за его деформациями производят через определенные промежутки времени. Такие наблюдения, проводимые по календарному плану, называются систематическими.

В случае появления фактора, приводящего к резкому изменению обычного хода деформации (изменение нагрузки на основание,

температуры окружающей среды и самого сооружения, уровня фунтовых вод, землетрясение и др.), выполняют срочные наблюдения.

Параллельно с измерением деформаций для выявления причин их возникновения организуют специальные наблюдения за измене-

нием состояния и температуры грунтов и подземных вод, температурой тела сооружения, за изменением метеоусловий и т.п. Ведется учет изменения строительной нагрузки и нагрузки от установленного оборудования.

Для производства наблюдений составляют специальный проект, который в общем случае включает в себя:

техническое задание на производство работ; общие сведения о сооружении, природных условиях и режиме

его работы; схему размещения опорных и деформационных знаков;

принципиальную схему наблюдений; расчет необходимой точности измерений; методы и средства измерений;

рекомендации по методике обработки результатов измерений

и оценке состояния сооружения; календарный план (график) наблюдений;

состав исполнителей, объемы работ и смету.

24.3. Точность и периодичность наблюдений

От правильного выбора точности и периодичности наблюдений зависят методы и средства измерений, затраты на их производство и достоверность получаемых результатов.

В нормативных документах требования к точности определения осадок или горизонтальных смещений характеризуются средней квадратической погрешностью:

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, просадочных и других сильно сжимаемых грунтах;

15 мм — для земляных сооружений.

На оползневых участках осадки измеряются со средней квадратической погрешностью 30 мм, а горизонтальные смещения — 10 мм.

Крены дымовых труб, мачт, высоких башен измеряются с точностью, зависящей от высоты Н сооружения и характеризуемой

Установить необходимую точность измерения деформаций расцетным путем довольно сложно, однако для многих практических задач можно пользоваться формулой

т ф ф — средняя квадратическая погрешность измерения деформации; ДФ — величина деформации за промежуток времени между циклами измерений.

Выбор времени между циклами измерений зависит от вида сооружения, периода его работы, скорости изменения деформации и других факторов. В среднем в строительный период систематические наблюдения выполняют один-два раза в квартал, в период эксплуатации — один-два раза в год. При срочных наблюдениях их выполняют до и после появления фактора, резко изменяющего обычный ход деформации.

24.4. Основные типы геодезических знаков

и их размещение

Существенная роль в организации наблюдений за деформациями сооружений отводится геодезическим знакам. От правильного выбора конструкции и мест их размещения в значительной мере зависит качество результатов наблюдений.

Применяемые для наблюдений геодезические знаки различают по назначению. Это опорные, вспомогательные и деформационные знаки. Знаки также делятся на плановые и высотные.

Опорные знаки служат исходной основой, относительно которой определяются смещения деформационных знаков. Закрепляются они с расчетом на устойчивость и длительную сохранность.

В с п о м о г а т е л ь н ы е з н а к и являются связующими в схеме измерений и используются для передачи координат от опорных знаков к деформационным.

Д е ф о р м а ц и о н н ы е знаки закрепляются непосредственно на исследуемом сооружении и, перемещаясь вместе с ним, характеризуют изменение его положения в пространстве.

Для плановых опорных знаков широко применяют трубчатые

конструкции. Основной деталью знака является стальная труба диаметром от 100 до 300 мм, заглубляемая и бетонируемая в грунте не менее чем на 1 м ниже верхней границы твердых коренных пород. Верхний конец трубы заканчивается фланцем, к которому крепится головка знака. Вокруг основной трубы сооружается защитная труба. Пространство между основной и защитной трубами в нижней части заполняется битумом, а в верхней — легким теплоизоляционным материалом. Знак закрывается крышкой. Конструкция головки знака может быть разной и зависит от применяемых для наблюдений приборов.

В общем случае под термином деформация понимают изменение формы объекта наблюдений. В геодезической же практике принято рассматривать деформацию как изменение положения объекта относительно какого-либо первоначального.

Под постоянным давлением от массы сооружения грунты в основании его фундамента постепенно уплотняются (сжимаются) происходит смещение в вертикальной плоскости или осадка сооружения. Кроме давления от собственной массы, осадка сооружения может быть вызвана и другими причинами: карстовыми оползневыми явлениями, изменением уровня грунтовых вод, работой тяжелых механизмов, движением транспорта, сейсмическими течениями и т. п. При коренном изменении структуры пористых рыхлых грунтов происходит быстро протекающая во времени деформация, называемая просадкой.

В том случае, когда грунты под фундаментом сооружения сжимаются неодинаково или нагрузка на грунт различная, осадка имеет ^равномерный характер. Это приводит к другим видам дефор-1ций сооружений: горизонтальным смещениям, сдвигам, перекосам, прогибам, которые внешне могут проявляться в виде трещин и даже разломов.

Смещение сооружений в горизонтальной плоскости может быть вызвано боковым давлением грунта, воды, ветра и т. п.

Высокие сооружения башенного типа (дымовые трубы, телебашни и т. п.) испытывают кручение и изгиб, вызываемые неравномерным солнечным нагревом или давлением ветра.

Для определения абсолютных или полных осадок S фиксированных на сооружении точек периодически определяют их отметки Н относительно исходного репера, расположенного в стороне от сооружения и принимаемого за неподвижный. Очевидно, чтобы определить осадку точки на текущий момент времени относительно начала наблюдений, необходимо вычислить разность отметок, полученных на эти моменты, т. е.:

Аналогично можно вычислить осадку за время между предыдущим и последующим периодами (циклами) наблюдений.

Средняя осадка З^ всего сооружения или отдельных его частей вычисляется как среднее арифметическое из суммы осадок всех п его п точек, т. е.

Одновременно со средней осадкой для полноты общей характеристики указывают наибольшую S наиб. и наименьшую S наим. осадки точек сооружений.

Неравномерность осадки может быть определена по разной ста осадок Д5 каких-либо двух точек 1 и 2, т. е.

Крен или наклон сооружения определяют как разность док двух точек, расположенных на противоположных краях сем сооружения, или его частей вдоль выбранной оси. Наклон в направлении продольной оси называют завалом, а в направлении поперечной оси — перекосом. Величина крена, отнесенная к расстоянию между двумя точками 1 и 2, называется относительным креном К. Вычисляется он по формуле:

Горизонтальное смещение отдельной точки сооружения характеризуется разностью ее координат х_твж, полученных в текущем и начальном циклах наблюдений. Положение осей координат, как правило, совпадает с главными осями сооружения. Вычисляют смещения в общем случае по формулам g_x=x_тек—x_начАналогично можно вычислить смещения между предыдущим и последующим циклами наблюдений.

Горизонтальны смещения определяют и по одной из осей координат.

Изменение величины деформации за выбранный интервал времени характеризуется средней скоростью деформации V_ст. Так, например, средняя скорость осадки исследуемой точки за промежуток времени t между двумя циклами i и j измерений будет равна:

Различают среднемесячную скорость, когда t выражается числом месяцев, и среднегодовую, когда t число лет и т. д.