К у р с

Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
Московский Государственный Университет Геодезии и Картографии
(МИИГАиК)
Кафедра прикладной геодезии
Курсовой проект на тему:
«Методика наблюдений за осадками инженерных сооружений
геодезическими методами»
Работу выполнил:
Работу проверил
Москва, 2009 г.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
Содержание
I Общая часть
1) Краткая характеристика исследуемых сооружений……………………
2) Назначение геодезических измерений…………………………………..
3) Периодичность наблюдений .....................................................................
4) Выбор метода наблюдения……………………………………………….
II Проектирование геодезических измерений
5) Схема размещения геодезических знаков на объекте............................
6) Проектирование схемы нивелирных ходов………………………………
III Разработка методики
7) Оценка проекта схемы нивелирных ходов………………………………..
8) Обоснование методики нивелирования.......................................................
9) Расчет рабочих допусков...............................................................................
10) Выбор конструкции геодезических знаков………….................................
V Рекомендации по внедрению
11) Рекомендации по уравниванию и оценке точности...................................
12) Состав сопутствующих наблюдений……………………………………...
13) Отчетная документация……………………………………………………
Список литературы…………………………………………………………….
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
I Общая часть
1. Краткая характеристика исследуемых сооружений
Данная ГЭС 3 находится в городе Курск на реке Сейм, помимо
электростанции на этой территории располагается административный
корпус №6 и жилой массив. ГЭС 3 состоит из бетонной плотины и самого
здания электростанции, а административный корпус и жилой массив
представляют собой бескаркасные конструкции. Жилой массив
представляет собой комплекс из семи жилых корпусов разной этажности и
конфигурации. Все здания бескаркасные, кирпичные. Между модулями
зданий – температурно-осадочные швы. Административный корпус №6здание Н-образной формы. Трехэтажное. Высота этажа 3м.
Рельеф данной территории представляет собой приподнятую пологоволнистую, слегка всхолмленную равнину, сильно расчлененную глубоко
вдающимися в нее широкими древними речными долинами и множеством
балок и оврагов. Почвы - чернозёмы оподзоленные, выщелоченные, на
северо-западе - серые лесные. Климат умеренно-континентальный.
Средняя температура января -8С, июля +19С. Осадков около 500 мм в год.
На территории города и в его районе хорошо развита транспортная
инфраструктура. Здесь проходит много автомобильных и железных дорог.
Схемы размещения исследуемых сооружений и грунтовых реперов
показаны на рис. 1.1 и рис.1.2, схема сооружений на рис.1.3.
Исходные данные для глубинных реперов
Гр 1
Гр 2
Гр 3
Хм
50
150
100
Ум
300
350
1200
Нм
180
180
180
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
Исходные данные для исследуемых сооружений
Название
Хм
Ум
Нм
Дир.угол
Жилой массив
400
1200
181
0°
Административный корпус
№6
ГЭС 3
500
400
180
180°
1800
500
212,4
99°10'
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
2. Назначение геодезических измерений
Основной целью наблюдений является определение величин деформации
для
оценки
устойчивости
сооружения
и
принятия
своевременных
профилактических мер, обеспечивающих его нормальную работу.
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
одновременно
и
ответственных
объектов
наблюдения
начинают
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 крупных сооружений наблюдения продолжают и в период эксплуатации.
В зависимости от характера сооружения, природных условий наблюдения
могут быть закончены при прекращении деформаций, а могут продолжаться
и весь период эксплуатации.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
3. Периодичность наблюдений
Периодичность наблюдений 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, а в период эксплуатации – один-два раза в год. При срочных
наблюдениях их выполняют до и после появления фактора, резко меняющего
обычный ход деформации.
Оптимальной схемой для наблюдений за деформациями данного
сооружения будут являться наблюдения раз в полгода (весной и осенью).
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
4. Выбор метода наблюдений
Для наблюдений за осадками сооружений и их оснований применяют
следующие геодезические методы:
1) тригонометрическое нивелирование;
2) геометрическое нивелирование;
3) микронивелирование;
4) гидростатическое нивелирование;
5) фотограмметрический и стереофотограмметрический методы.
Тригонометрическое нивелирование.
Применяется для наблюдения за недоступными точками и для точек с
большой разницей высот. При использовании высокоточного электронного
тахеометра
и
расстояний
до
100м,
mh=0,1мм.
Превышения
будут
определяться по формуле: h=lctgz, где l – горизонтальное проложение от
прибора до визирной цели; z – зенитное расстояние.
Недостатком этого способа является влияние вертикальной рефракции,
которая может значительно искажать значения зенитных расстояний.
Геометрическое нивелирование коротким лучом.
Самый распространенный и маневренный метод. Расстояние от нивелира
до точек, за которыми наблюдают, в среднем 5-10 м. Используется для
наблюдений
за
осадками,
при
выверке
и
монтаже
инженерного
оборудования.
Необходимые условия:
-нивелиры с контактным цилиндрическим уровнем;
-нивелиры с оптическим микрометром;
-рейки с подпятником или штриховые реечки;
-нивелирование должно производиться из середины (для исключения
влияние угла i нивелира);
-допустимая длина визирного луча не более 40метров.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
Микронивелирование.
Используется при высотной выверке оборудования, строительных
конструкций, направляющих и т.п., т.е. при определение горизонтальности
поверхности.
Микронивелир состоит из основания, цилиндрического уровня(5"),
подвижной и неподвижной опоры и индикаторного часового механизма.
Необходимо отложить точки и зафиксировать их. Расстояние между ними
равно шагу микронивелира. Подвижная и неподвижная опоры меняются
местами. Прокладывается ход прямо и обратно. mh=0,1мм.
Гидростатическое нивелирование.
Применяется при выверках по высоте технологического оборудования,
для наблюдений за осадками. Этот метод основан на системе сообщающихся
сосудов.
Мениск
жидкости
устанавливается
на
одной
уровенной
поверхности. Это позволяет использовать её в качестве отсчетной
поверхности при определении превышений. Кроме двух сообщающихся
сосудов-пьезометров, в системе присутствует шланг, шток, уровень (для
выверок). В сосуды налита дистиллированная вода. Необходимо открыть оба
крана, подождать 1,5-2,0 минуты пока вода успокоится и придет в равновесие
и опустить шток. Взять отсчет, потом второй отсчет. Перенести задний
сосуд. При применении этого метода необходимо учитывать перепады
давления, температуру в сосудах. Из опыта ясно, что гидростатическое
нивелирование
целесообразно
применять
при
наблюдениях
за
вертикальными перемещениями точек фундаментов и несущих конструкций
в стесненных подвальных и цеховых помещениях, где не могут быть
обеспечены условия хорошей видимости для наблюдений при помощи
нивелира, а так же в помещениях, где пребывание человека нежелательно.
mh=0,1мм.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
Фотограмметрический и стереофотограмметрический методы.
Эти
методы
предусматривают
применение
фототеодолита
для
фотосъемки исследуемого объекта. Определение деформаций вообще и в
частности осадок этими способами заключается в измерении разности
координат точек сооружения, найденных по фотоснимкам начального (или
предыдущего) цикла и фотоснимках деформационного (или последующего)
цикла.
В зависимости от решаемой задачи, условий фотосъемки, вида
сооружения применяют следующие способы:
 фотограмметрический — деформации определяются в одной
вертикальной плоскости XOZ, т.е. в плоскости, параллельной
плоскости ости фотоснимка;
 стереофотограмметрический — деформации определяются по
вправлениям всех трех координат.
При фотограмметрическом способе фотографирование произносят с
одной точки при неизменном положении фотокамеры в циклах. При этом
плоскость
параллельно
прикладной
основной
рамки,
по
плоскости
возможности,
сооружения.
устанавливают
Для
вычисления
деформаций, кроме измерения координат или параллаксов, на снимках
необходимо знать расстояние фотокамеры и объекта и фокусное расстояние
объектива фотокамеры.
При стереофотограмметрическом способе
съемку производят в
циклах с двух точек базиса известной длиной, в результате чего получают
стереопару.
В обоих способах обработку снимков производят в основном на
стереокомпараторе или на компьютере.
Тщательно выполненные измерения и соответствующий учет
ориентирования
позволяют
определять
деформации
сооружений
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
фотограмметрическими
способами
со
средней
квадратической
погрешностью менее 1,0 мм.
Исходя из габаритов и конструкции сооружений, было решено выполнять
наблюдения геометрическим нивелированием.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
II Проектирование геодезических измерений
5. Схема размещения геодезических знаков на объекте
Для определения осадки сооружений будут использоваться
деформационные знаки.
О н и закладываются непосредственно на
исследуемом сооружении, составляя с ним одно целое. По наблюдениям
за положением марок судят о деформациях сооружения в различных его
частях, поэтому надежность закрепления их на элементах сооружения
является важным условием. Размещение и количество деформационных
знаков должно быть таким, чтобы наиболее полно выявить деформации
сооружения, иметь возможность включить их в схему наблюдений и
производить предусмотренные этой схемой геодезические измерения в
благоприятных
характерных
условиях.
Они
должны
быть
расположены
в
точках сооружения и местах, где ожидаются наибольшие
деформации. Но число знаков не должно быть особенно большим, так
как это может привести к увеличению объема измерений и времени
производства
одного
цикла
наблюдений.
Фактор
времени
при
наблюдениях за деформациями имеет важное значение. Во время цикла
наблюдений происходящие деформации не должны влиять на точность
выполняемых измерений. Выбор местоположения знаков зависит также
от
конструктивных
особенностей
сооружений,
включающих
фундаменты, значительное число сопряженных между собой несущих
строительных конструкций, взаимосвязанных элементов технологического
оборудования.
Конструкция
определяется
их
деформационных
целевым
знаков,
назначением,
также
как
способом
и
опорных,
крепления,
возможностью установки на них измерительного оборудования. Они
бывают плановыми, высотными и планово-высотными и отличаются
многообразием конструкций.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
Н данных сооружениях марки расположены приблизительно на одном
уровне, по периметру сооружений и их углам, вдоль продольных и
поперечных осей фундамента, на стыках соседних блоков, по сторонам
осадочно-температурных швов, в зонах с наибольшими динамическими
нагрузками и с менее благоприятными геологическими условиями. Схемы
размещения осадочных марок приведены на рис.2.1, рис.2.2 и рис.2.3.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
6. Проектирование схемы нивелирных ходов
Схемы нивелирных ходов предназначены для определения отметок всех
осадочных марок, относительно исходного глубинного репера.
Схемы нивелирных ходов включают:
1)
Нивелирные хода между зданиями и сооружениями;
2)
Подходные
нивелирные
хода
между
глубинными
реперами
и
объектами;
3)
Нивелирные хода, расположенные внутри здания или снаружи,
которые ведутся по осадочным маркам и замкнутыми полигонами.
Требования, предъявляемые к проектированию измерений:
1)
максимальная длина визирного луча для подходных ходов и ходов
внутри зданий и сооружений составляет не более 40 м;
2)
минимальная длина плеча в схемах нивелирных ходов составляет 5м;
3)
все измеряемые превышения независимо от длин плеч с достаточной
степенью приближения можно считать равноточными.
Схемы нивелирных ходов по осадочным маркам на объектах приведены на
рис.2.4, рис.2.5 и рис.2.6
Описание схем нивелирных ходов:
ГЭС 3:
Кол-во полигонов
7
Кол-во секций
20
Кол-во узловых точек
14
Административный корпус №6:
Кол-во полигонов
1
Кол-во секций
2
Кол-во узловых точек
2
Жилой массив:
Кол-во полигонов
16
Кол-во секций
24
Кол-во узловых точек
17
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
Общая схема нивелирных ходов представлена на рис.2.7.
Обработка нивелирных ходов производится в программе PGN.
Оценка схемы сети в программе PGN
Наименование обрабатываемой сети Любая строка
Количество узловых точек сети
35
Количество исходных точек
1
Априорная С.К.О. единицы веса
0.10
Тип решаемой задачи
оценка точности
Описание превышений
┌──────┬────────┬────────┬─────────┬──────────┬───────────┐
│ NN │ начало │ конец │
1/p
│ h ( m ) │ l ( mm ) │
├──────┼────────┼────────┼─────────┼──────────┼───────────┤
│
1 │
36
│
1
│
61.00 │
│
│
│
2 │
1
│
2
│
1.00 │
│
│
│
3 │
1
│
11
│
1.00 │
│
│
│
4 │
1
│
12
│
2.00 │
│
│
│
5 │
2
│
3
│
6.00 │
│
│
│
6 │
2
│
4
│
1.00 │
│
│
│
7 │
2
│
5
│
1.00 │
│
│
│
8 │
3
│
4
│
7.00 │
│
│
│
9 │
4
│
6
│
1.00 │
│
│
│ 10 │
5
│
6
│
1.00 │
│
│
│ 11 │
6
│
7
│
12.00 │
│
│
│ 12 │
7
│
8
│
5.00 │
│
│
│ 13 │
7
│
9
│
1.00 │
│
│
│ 14 │
8
│
9
│
4.00 │
│
│
│ 15 │
9
│
10
│
12.00 │
│
│
│ 16 │
10
│
11
│
1.00 │
│
│
│ 17 │
10
│
13
│
1.00 │
│
│
│ 18 │
11
│
12
│
1.00 │
│
│
│ 19 │
12
│
13
│
1.00 │
│
│
│ 20 │
12
│
14
│
9.00 │
│
│
│ 21 │
13
│
14
│
9.00 │
│
│
│ 22 │
8
│
15
│
62.00 │
│
│
│ 23 │
15
│
16
│
13.00 │
│
│
│ 24 │
16
│
17
│
14.00 │
│
│
│ 25 │
17
│
16
│
14.00 │
│
│
│ 26 │
17
│
18
│
34.00 │
│
│
│ 27 │
18
│
19
│
11.00 │
│
│
│ 28 │
19
│
20
│
4.00 │
│
│
│ 29 │
19
│
35
│
1.00 │
│
│
│ 30 │
20
│
35
│
5.00 │
│
│
│ 31 │
20
│
21
│
1.00 │
│
│
│ 32 │
21
│
22
│
4.00 │
│
│
│ 33 │
22
│
21
│
6.00 │
│
│
│ 34 │
22
│
23
│
1.00 │
│
│
│ 35 │
23
│
24
│
4.00 │
│
│
│ 36 │
24
│
25
│
1.00 │
│
│
│ 37 │
23
│
25
│
5.00 │
│
│
│ 38 │
25
│
26
│
1.00 │
│
│
│ 39 │
26
│
27
│
3.00 │
│
│
│ 40 │
27
│
26
│
17.00 │
│
│
│ 41 │
27
│
28
│
1.00 │
│
│
│ 42 │
28
│
29
│
10.00 │
│
│
│ 43 │
29
│
28
│
8.00 │
│
│
│ 44 │
29
│
30
│
1.00 │
│
│
│ 45 │
30
│
31
│
7.00 │
│
│
└──────┴────────┴────────┴─────────┴──────────┴───────────┘
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
┌──────┬────────┬────────┬─────────┬──────────┬───────────┐
│ NN │ начало │ конец │
1/p
│ h ( m ) │ l ( mm ) │
├──────┼────────┼────────┼─────────┼──────────┼───────────┤
│ 46 │
31
│
32
│
1.00 │
│
│
│ 47 │
32
│
30
│
8.00 │
│
│
│ 48 │
32
│
33
│
1.00 │
│
│
│ 49 │
33
│
34
│
3.00 │
│
│
│ 50 │
34
│
33
│
17.00 │
│
│
│ 51 │
34
│
35
│
1.00 │
│
│
│ 52 │
31
│
36
│
47.00 │
│
│
О ц е н к а
т о ч н о с т и ф у н к ц и й .
┌─────┬──────┬───────┬─────────────┬───────────┐
│ N │ нач. │ кон. │
Q f
│ Mf(mm/'') │
├─────┼──────┼───────┼─────────────┼───────────┤
│
1 │
8 │
15 │ 46.582835 │
0.68
│
└─────┴──────┴───────┴─────────────┴───────────┘
Р Е З У Л Ь Т А Т Ы
О Б Р А Б О Т К И
┌──────┬───────────┬───────────┬────────┐
│ NN │ H ( m ) │
Q
│ M (mm) │
├──────┼───────────┼───────────┼────────┤
│
1 │
│
46.076 │
0.7 │
│
2 │
│
46.802 │
0.7 │
│
3 │
│
50.114 │
0.7 │
│
4 │
│
47.356 │
0.7 │
│
5 │
│
47.386 │
0.7 │
│
6 │
│
47.443 │
0.7 │
│
7 │
│
49.613 │
0.7 │
│
8 │
│
50.368 │
0.7 │
│
9 │
│
49.572 │
0.7 │
│ 10 │
│
47.006 │
0.7 │
│ 11 │
│
46.626 │
0.7 │
│ 12 │
│
46.824 │
0.7 │
│ 13 │
│
47.173 │
0.7 │
│ 14 │
│
51.323 │
0.7 │
│ 15 │
│
62.115 │
0.8 │
│ 16 │
│
60.667 │
0.8 │
│ 17 │
│
59.326 │
0.8 │
│ 18 │
│
47.222 │
0.7 │
│ 19 │
│
41.321 │
0.6 │
│ 20 │
│
42.315 │
0.7 │
│ 21 │
│
42.821 │
0.7 │
│ 22 │
│
43.741 │
0.7 │
│ 23 │
│
44.003 │
0.7 │
│ 24 │
│
44.710 │
0.7 │
│ 25 │
│
44.341 │
0.7 │
│ 26 │
│
44.351 │
0.7 │
│ 27 │
│
44.051 │
0.7 │
│ 28 │
│
43.805 │
0.7 │
│ 29 │
│
41.844 │
0.6 │
│ 30 │
│
41.207 │
0.6 │
│ 31 │
│
38.140 │
0.6 │
│ 32 │
│
38.750 │
0.6 │
│ 33 │
│
39.368 │
0.6 │
└──────┴───────────┴───────────┴────────┘
┌──────┬───────────┬───────────┬────────┐
│ NN │ H ( m ) │
Q
│ M (mm) │
├──────┼───────────┼───────────┼────────┤
│
34 │
│
40.598 │
0.6 │
│
35 │
│
40.944 │
0.6 │
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
III Разработка методики
7. Оценка проекта схемы нивелирных ходов
Средняя квадратическая ошибка единицы веса - это вспомогательное число,
которое равно средней квадратической
ошибке такого измерения, вес
которого равен 1.
В
качестве
геометрического
ошибки
единицы
нивелирования
веса
чаще
при
всего
использовании
способа
принимают
среднюю
квадратическую ошибку превышения, измеренного на станции по двум
шкалам в одном направлении при выбранной длине визирного луча (средняя
длина визирного луча Di =20м). Для данной работы в качестве единицы веса
была принята ошибка измерения превышения на станции:
HDi =0,5(hо+hдon)i,
HDi+j=0,5(hо+hдon)i+j .
В общем случае, в качестве µ может быть принята любая ошибка
превышения, которая не зависела бы от числа линий в нивелирном ходе и
была бы удобной для перехода к составляющим ее отдельным источникам
ошибок при разработке методики измерений.
msi=µ√(2Q Hi),
m∆sij=µ √(2Qi.j), где
ms - с.к.о. определения осадки любой i-той точки схемы;
m∆s - с.к.о. определения разница осадок двух точек i и j;
Q Hi - обратный вес функции определения отметки i-той точки;
Qi.j - обратный вес функции определения превышения между точками i и j,
имеющими наибольший обратный вес.
µ = 0.12 мм,
m∆sij = 0.05 мм.
Сравнивая вычисленные величины со средними квадратическими
ошибками определения превышения на станции для различных методик
геометрического нивелирования,
можно сделать вывод, что необходимо
разработать специальную методику высокоточного нивелирования, так как
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
методика
для
I
класса,
удовлетворяющая
результатам
вычислений,
нецелесообразна.
Класс нивелирования
I
II
III
IV
Техническое
mhст, мм
0,16
0,30
0,65
3,00
8,34
Для того чтобы использовать нивелирование I класса, необходимо
производить нивелирование от реперов до наблюдаемых зданий прямо и
обратно при одном горизонте прибора, а при производстве нивелирования
осадочных марок, закреплённых на стенах административного корпуса,
жилого массива и ГЭС 3, выполнять измерения при двух горизонтах прибора.
Это позволит уменьшить величину обратного веса определяемых точек в 2
раза.
Результат оценки схемы нивелирных ходов с уменьшенными в 2 раза
обратными весами:
┌──────┬────────┬────────┬─────────┬──────────┬───────────┐
│ NN │ начало │ конец │
1/p
│ h ( m ) │ l ( mm ) │
├──────┼────────┼────────┼─────────┼──────────┼───────────┤
│
1 │
36
│
1
│
30.50 │
│
│
│
2 │
1
│
2
│
0.50 │
│
│
│
3 │
1
│
11
│
0.50 │
│
│
│
4 │
1
│
12
│
1.00 │
│
│
│
5 │
2
│
3
│
3.00 │
│
│
│
6 │
2
│
4
│
0.50 │
│
│
│
7 │
2
│
5
│
0.50 │
│
│
│
8 │
3
│
4
│
3.50 │
│
│
│
9 │
4
│
6
│
0.50 │
│
│
│ 10 │
5
│
6
│
0.50 │
│
│
│ 11 │
6
│
7
│
6.00 │
│
│
│ 12 │
7
│
8
│
2.50 │
│
│
│ 13 │
7
│
9
│
0.50 │
│
│
│ 14 │
8
│
9
│
2.00 │
│
│
│ 15 │
9
│
10
│
6.00 │
│
│
│ 16 │
10
│
11
│
0.50 │
│
│
│ 17 │
10
│
13
│
0.50 │
│
│
│ 18 │
11
│
12
│
0.50 │
│
│
│ 19 │
12
│
13
│
0.50 │
│
│
│ 20 │
12
│
14
│
4.50 │
│
│
│ 21 │
13
│
14
│
4.50 │
│
│
│ 22 │
8
│
15
│
31.00 │
│
│
│ 23 │
15
│
16
│
6.50 │
│
│
│ 24 │
16
│
17
│
7.00 │
│
│
│ 25 │
17
│
16
│
7.00 │
│
│
│ 26 │
17
│
18
│
17.00 │
│
│
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
│ 27 │
18
│
19
│
5.50 │
│
│
│ 28 │
19
│
20
│
2.00 │
│
│
│ 29 │
19
│
35
│
0.50 │
│
│
│ 30 │
20
│
35
│
2.50 │
│
│
│ 31 │
20
│
21
│
0.50 │
│
│
│ 32 │
21
│
22
│
2.00 │
│
│
│ 33 │
22
│
21
│
3.00 │
│
│
│ 34 │
22
│
23
│
0.50 │
│
│
│ 35 │
23
│
24
│
2.00 │
│
│
│ 36 │
24
│
25
│
0.50 │
│
│
│ 37 │
23
│
25
│
2.50 │
│
│
│ 38 │
25
│
26
│
0.50 │
│
│
│ 39 │
26
│
27
│
1.50 │
│
│
│ 40 │
27
│
26
│
8.50 │
│
│
│ 41 │
27
│
28
│
0.50 │
│
│
│ 42 │
28
│
29
│
5.00 │
│
│
│ 43 │
29
│
28
│
4.00 │
│
│
│ 44 │
29
│
30
│
0.50 │
│
│
│ 45 │
30
│
31
│
3.50 │
│
│
└──────┴────────┴────────┴─────────┴──────────┴───────────┘
┌──────┬────────┬────────┬─────────┬──────────┬───────────┐
│ NN │ начало │ конец │
1/p
│ h ( m ) │ l ( mm ) │
├──────┼────────┼────────┼─────────┼──────────┼───────────┤
│ 46 │
31
│
32
│
0.50 │
│
│
│ 47 │
32
│
30
│
4.00 │
│
│
│ 48 │
32
│
33
│
0.50 │
│
│
│ 49 │
33
│
34
│
1.50 │
│
│
│ 50 │
34
│
33
│
8.50 │
│
│
│ 51 │
34
│
35
│
0.50 │
│
│
│ 52 │
31
│
36
│
23.50 │
│
│
О ц е н к а
т о ч н о с т и ф у н к ц и й .
┌─────┬──────┬───────┬─────────────┬───────────┐
│ N │ нач. │ кон. │
Q f
│ Mf(mm/'') │
├─────┼──────┼───────┼─────────────┼───────────┤
│
1 │
8 │
15 │ 23.291418 │
0.48
│
└─────┴──────┴───────┴─────────────┴───────────┘
Р Е З У Л Ь Т А Т Ы
О Б Р А Б О Т К И
┌──────┬───────────┬───────────┬────────┐
│ NN │ H ( m ) │
Q
│ M (mm) │
├──────┼───────────┼───────────┼────────┤
│
1 │
│
23.038 │
0.5 │
│
2 │
│
23.401 │
0.5 │
│
3 │
│
25.057 │
0.5 │
│
4 │
│
23.678 │
0.5 │
│
5 │
│
23.693 │
0.5 │
│
6 │
│
23.772 │
0.5 │
│
7 │
│
24.807 │
0.5 │
│
8 │
│
25.184 │
0.5 │
│
9 │
│
24.786 │
0.5 │
│ 10 │
│
23.503 │
0.5 │
│ 11 │
│
23.313 │
0.5 │
│ 12 │
│
23.412 │
0.5 │
│ 13 │
│
23.586 │
0.5 │
│ 14 │
│
25.662 │
0.5 │
│ 15 │
│
31.057 │
0.6 │
│ 16 │
│
30.334 │
0.6 │
│ 17 │
│
29.663 │
0.5 │
│ 18 │
│
23.611 │
0.5 │
│ 19 │
│
20.660 │
0.5 │
│ 20 │
│
21.158 │
0.5 │
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
│ 21 │
│
21.410 │
0.5 │
│ 22 │
│
21.871 │
0.5 │
│ 23 │
│
22.001 │
0.5 │
│ 24 │
│
22.355 │
0.5 │
│ 25 │
│
22.171 │
0.5 │
│ 26 │
│
22.176 │
0.5 │
│ 27 │
│
22.025 │
0.5 │
│ 28 │
│
21.903 │
0.5 │
│ 29 │
│
20.922 │
0.5 │
│ 30 │
│
20.604 │
0.5 │
│ 31 │
│
19.070 │
0.4 │
│ 32 │
│
19.375 │
0.4 │
│ 33 │
│
19.684 │
0.4 │
└──────┴───────────┴───────────┴────────┘
┌──────┬───────────┬───────────┬────────┐
│ NN │ H ( m ) │
Q
│ M (mm) │
├──────┼───────────┼───────────┼────────┤
│
34 │
│
20.299 │
0.5 │
│
35 │
│
20.472 │
0.5 │
Тогда
µ = 0.16 мм,
m∆sij = 0.15 мм.
Таким образом, после пересчета, среднеквадратическая ошибка единицы
веса удовлетворяет I классу геометрического нивелирования. Теперь
необходимо
обосновать
методику
нивелирования именно для этого задания .
выполнения
геометрического
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
8. Обоснование методики нивелирования
Под методикой понимается совокупность действий, из которых состоит
процесс измерения одной величины, вес которой равен единице, и
технических правил, соблюдение которых при измерениях и обработке
результатов приведёт к целенаправленному ослаблению влияний источников
ошибок.
Для разработки методики наблюдений за осадками необходимо обосновать
и вычислить:
1. основные допуски на влияние отдельных источников ошибок;
2. практические рекомендации, направленные на ослабление влияния
отдельных источников погрешностей на отклонение Δ1;
3. рабочие допуски на разности и невязки сумм измерений или их
функций в замкнутых полигонах.
Под
основными
допусками
понимают
величины
минимальных
погрешностей, влиянием которых можно пренебречь при оценке величин, вес
которых принят за 1: m1= µ/K.
Коэффициент К выбирается в зависимости от жёсткости предъявляемых
требований к точности и чувствительности исследуемого сооружения к
деформациям. Пусть коэффициент обеспечения точности K=5, т.к. объекты
являются объектами большой важности, и их разрушение приведет к
большим
последствиям.
Т.к.
µ
=0,16
мм,
тогда
m1=0,032
мм,
а
∆1=2.5 * m1 =0.08 мм - предельное значение.
Эти величины будут основным допуском, позволяющим обосновать
требования, при выполнении которых можно ослабить влияние отдельных
элементарных источников ошибок на ошибку превышения, вес которой
равен единице.
Все источники ошибок подразделяются на 2 группы: приборные
погрешности и погрешности, обусловленные влиянием внешней среды.
Приборные погрешности, в свою очередь, так же подразделяются на 2
группы: погрешности превышения из-за несовершенства конструкции и
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
недостаточно полной выверки нивелира и его частей и погрешности
превышения, обусловленной несовершенством конструкции реек.
Исследуем влияние отдельных источников ошибок на единицу веса.
1) Приборные ошибки, вызванные конструкцией самого прибора
1.Ошибка совмещения изображения концов пузырька:
mсов= mсов” D/ρ ≤ mi
преобразовав и подставив известные величины, получим:
для объектов D=20000мм, тогда mсов”≤0,3”
подходных ходов D=40000мм и mсов”≤0,15”
Этого недостаточно для выбора конкретного прибора, поэтому отклонение
совмещения изображений концов пузырька контактного уровня с лупой
можно выразить так:
mсов=(1,5τ D 10-4 / Г) ≤ mi=0,03
при Г=25х, D=20м
Подставив численные значения, получаем τ≤ 25”
2.Ошибка визирования
mвиз=0,044 D/Г + 1,8/(D Г) ≤ mi=0,03
D=20м получаем, что увеличение зрительной трубы должно быть не меньше
Г≥ 32х
3.Отклонение превышения, возникающее из-за несоблюдения главного
условия нивелира и из-за неравенства плеч Dз ≠ Dп на станции, не должно
выходить за пределы основного допуска:
∆i=( Dз -Dп) i/ρ ≤ 0,08
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
При i=20” неравенство плеч Dз -Dп ≤0,8 м.
Значит неравенство плеч на станции не должно превышать 0,8 м.
4.Отклонение «взгляда» из-за перефокусирования зрительной трубы должно
быть в пределах основного допуска:
∆фок=∆I D/ρ ≤ 0,08.
∆i ≤ 0,8”.
Т.к. гарантировать стабильность i тяжело, рекомендуется выполнять
измерения по задней и передней рейкам без перефокусирования.
2) Приборные ошибки, вызванные несовершенством конструкции реек
1.Отклонения  Ш из-за неточного нанесения деления шкал рейки состоит
из случайной и систематической ошибок, каждая из которых не должна
выходить за пределы основного допуска ∆i = 0,08 мм. Для инварных реек  Ш
находится
в
пределах
0,07-0,1,
что
удовлетворяет
установленному
требованию. В случае использования реек с  Ш большим, чем ∆i ≤ 0.08,
возможно вводить поправку в соответствующие отсчёты.
Влияние
погрешности  Ш превышения he штрихов шкалы рейки на
определяемую осадку можно свести к минимуму, при соблюдении условия:
Ш 
1
. Необходимо применять один и тот же комплект реек в каждом
3
цикле наблюдений. Устанавливать рейки необходимо на те же марки, что и в
предыдущих циклах.
2.Отклонение из-за коробления рейки определяется по формулам
приведенным в методичке.
Воспользовавшись ими получим, что допустимое значение стрелки прогиба
доп f ≤ (0,08*104/12)0,5=8 мм
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
Допустимое расстояние от точки установки рейки до точки пересечения оси
шкалы рейки с пяткой
доп a ≤ 0,08*104/(18,7*8)=5 мм
Чтобы удовлетворять этому требованию, необходимо подвешивать рейки
или устанавливать на высотные точки расположенные не далее 5 мм от оси
шкалы в плоскости инварной ленты.
3)Погрешности, вызванные влиянием внешней среды
1.Погрешность вызванная оседанием костылей
Состоит из двух частей: во время работы на станции и во время перехода.
По исследованиям ЦНИИГАиК, систематическая погрешность, вызванная
действием собственной массы костыля, массы рейки и нажимом на рейку,
составляет 0,03 - 0,08 мм в зависимости от грунта.
Поэтому не целесообразно использовать башмаки и костыли. Вместо них
рекомендовано закреплять постоянные связующие точки, размещая их
вблизи горизонта прибора на данной станции. Измерения на станции следует
выполнять строго по симметричной во времени программе: З о ,По Пд Зд и По
Зо Зд Пд .
2.Погрешность превышения из-за вертикального перемещения штатива
по исследованиям ЦНИИГАиК составляет 0,02мм (из методических
указаний). Необходимо надежно защищать штатив от вибраций и тепловых
изменений.
3.Погрешность превышения из-за влияния вертикальной составляющей
рефракции можно ослабить до величины, меньшей допуска 0,08 мм, если
следовать рекомендациям, изложенным в предыдущих пунктах.
Так же необходимо предохранять прибор и рейки от прямых солнечных
лучей, вибраций, влаги.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
9.Расчет рабочих допусков
В процессе полевых измерений и последующих вычислений выполняют
обязательный контроль полученных результатов с целью установления их
пригодности для дальнейшей обработки и установления грубых ошибок. В
качестве первичных критериев используют так называемые рабочие допуски.
Эти допуски быть достаточными для того, чтобы своевременно обнаружить
грубые промахи, но они не должны приводить к необоснованной отбраковке
доброкачественных измерений.
Допустимые разности двойных измерений рассчитываются в зависимости
от вида превышения:
Вид превышения
h
Q
А
h'А ; h"А
2
Б
h'Б ; h"Б
1
В
hБ
0.5
h'А =h0= Зо - По, hБ=0.5(h'А+h"А), h''А =hД= Зд - Пд, hВ=0.5(h'Б+h"В),
-допустимая разность двойных равноточных измерений, вычисленных по
основной и дополнительной шкалам на станции:
доп dА ≤ 3 mhст(2QА)0,5
доп dА ≤ 0,96мм, при mhст=0,16мм и Q=2
-допустимая разность равноточных измерений в ходе прямо и обратно
доп dБ ≤ 3 mhст(2QБ)0,5
при Q,Б=1, доп dБ ≤ 0,68мм;
-допустимая разность равноточных измерений из хода прямо и обратно
при двух горизонтах
доп dВ ≤ 3 mhст(2QВ)0,5
при Qв=0,5, доп dВ ≤ 0,48мм;
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
-допустимая невязка по секции или ходам прямого и обратного
направления (только подходные)
доп Wu ≤ t mh √Qu
Результаты вычислений допустимых невязок в ходах
№ секции
Доп. невязка, мм
36-1
8-15
15-16
17-18
18-19
31-36
2.65
2.67
1.22
1.98
1.12
2.33
-допустимая невязка суммы превышений в замкнутом полигоне
доп W ≤ t mh √Q
Таблица 9. Результаты вычислений допустимых невязок в полигонах
№ полигона
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Доп. невязка, мм
2.09
0.96
0.96
2.63
1.52
0.96
1.80
2.54
1.52
1.52
1.52
2.15
2.04
1.92
2.15
4.10
Таким образом, mhст ≤ 0.03 мм,
двойных
равноточных
превышений
∆i ≤ 0.08 мм, допустимая разность
вычисленных
по
основной
и
дополнительным шкалам на станции определяется доп dА ≤ 0.96мм, разность
равноточных превышений в ходе прямо и обратно доп d Б ≤0.68мм,
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
допустимая разность превышений из хода при двух горизонтах прибора доп
dВ ≤0.48мм, допустимая невязка по секции или ходам прямого и обратного
направления( только подходные) допWu ≤ 2.67мм. Допустимая невязка
суммы превышений в замкнутом полигоне допW ≤ 4.10мм. Найденные
величины и будут основными допусками, позволяющими априорно
обосновать требования, при выполнении которых можно ослабить влияние
отдельных элементарных источников ошибок на ошибку превышения, вес
которого равен единице.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
10. Выбор конструкции геодезических знаков
Важным вопросом при организации наблюдений за деформациями
является выбор конструкции геодезических знаков. Знаки разделяют на
опорные, деформационные и вспомогательные.
В зависимости от требуемой точности и применяемой методики измерения деформаций используют различные по конструкции опорные знаки.
Чем выше точность, тем более стабильным должно быть положение знаков.
Стабильность
знаков
обеспечивается
их
конструкцией,
выбором
благоприятного места и надежной глубины их закладки
Опорные знаки размещают вне зоны возможного влияния на них
оползней, карста, подземных выработок, гидродинамических и гидротермических воздействий, а также вне зоны напряжений в грунтах от массы
сооружений,
динамических
нагрузок
от
работающих
механизмов
и
движущего транспорта.
Наибольшей устойчивостью обладают глубинные знаки, закрепляемые в
практически несжимаемых скальных грунтах, таких как граниты, сланцы,
кремнистые и глинистые песчаники, известняки и др.
Широко распространены опорные знаки в виде металлических труб,
железобетонных столбов и пилонов, устанавливаемых в котлованах и
скважинах.
Оригинальностью конструкции отличаются опорные знаки, основанные
на
принципе
обратного
отвеса,
представляющие
собой
проволоку,
закрепленную одним концом на глубине устойчивых пород и натягиваемую
вертикально при помощи специальной поплавковой системы.
Опорными высотными знаками при наблюдении за осадками сооружений
служат глубинные реперы. Основная деталь высотного знака - реперная
штанга чаще всего представляет собой металлическую трубу или стержень,
закрепляемые в. твердые коренные породы и оборудованные наверху
сферической головкой, несущей отметку.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
Биметаллические репера. Реперными штангами в них могут быть
концентрически расположенные трубы разного металла и диаметра, а также
струны. Устройство струнного биметаллическою репера показано на
рисунке.
В качестве опорных высотных знаков могут быть использованы арки и
стенные реперы существующих нивелирных сетей, установленные на
устойчивых капитальных зданиях и сооружениях.
В схеме измерения осадок закрепляют несколько опорных реперов, но лишь
один из них принимается в качестве исходного для определения отметок
точек и величин осадок. Наличие же нескольких (не менее трех) опорных
знаков позволяет контролировать стабильность их положения.
Рисунок 7 - Биметаллический репер Брайта
Рисунок 8—Биструнный репер М.Е. Пискунова
Большим разнообразием отличаются конструкции деформационных
знаков для наблюдений за осадками сооружений - осадочных марок.
Наиболее просты по устройству марки в виде металлических стержней
(кусков
арматуры),
профильных
уголков,
болтов
и
др.,
имеющих
полусферическую головку
Рисунок 9 — Осадочные марки
Размещение деформационных знаков на сооружении является одним из
важнейших этапов организации работ по наблюдению за деформациями. От
правильности размещения и числа знаков во многом зависят полнота и
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
достоверность выявления деформаций. В местах, где горизонтальная
нагрузка имеет наибольшую величину, знаки закрепляют через 10-15 м. На
промышленных зданиях при наблюдениях за смещениями отдельно стоящих
фундаментов число марок должно быть не менее трех, для ленточных
фундаментов
частота
размещения
15-20
м.
На
гидротехнических
сооружениях, разделенных на секции, на каждой из них устанавливают не
менее двух осадочных знаков, а при ширине более 20 м - не менее четырех.
На сооружениях большой протяженности (подпорных стенках, причальных
сооружениях) размещают не менее двух знаков на каждые 30 м.
www.MGUGIK.net
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
IV Рекомендации по внедрению
11. Рекомендации по уравниванию и оценке точности
Поскольку, при разработке методики измерений, в основе всех точностных
расчетов заложена величина средней квадратической ошибки определения
превышения на станции mhст, удовлетворяющая для данной схемы исходным
требованиям технического задания по точности определению осадок, то для
сравнения порекомендуем получить mhст из:
- результатов измерений:
d – разность значений превышений в ходах прямо и обратно или при двух
горизонтах прибора;
n – число разностей,
-по невязкам полигонов:
W – невязка в замкнутом полигоне;
K – число полигонов.
-из уравнивания:
mhст=([P v2] /r)0,5
r – число избыточных измерений.
При уравнивании на ЭВМ любая программа автоматически
предусматривает оценку точности
Если точность выполненных измерений удовлетворяет требуемой, то
уравнивание производят коррелатным или параметрическим способом.
www.MGUGIK.net
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
12. Состав сопутствующих наблюдений
В процессе наблюдений за осадками сооружений и для установления их
причин необходимо располагать дополнительными сведениями. Это данные
о состоянии и режиме грунтовых вод, температуры воздуха, основания под
сооружением, самого сооружения и отдельных его частей, также
используются материалы по геологии, гидрогеологии, климатологии,
состоянию строительных работ и др..
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
13. Отчетная документация
По результатам наблюдений за осадками сооружений составляют
отчетную документацию.
В отчетную документацию входят:
-пояснительная записка, содержащая: фактическую схему объекта,
краткое описание технологии измерений, оценку точности и уравнивание,
ведомости отметок и осадок марок, планы изолиний, графики осадок марок
по осям сооружения, краткий анализ результатов измерений.
-технический отчет (ТО), содержащий все сведения по всем циклам,
подробный анализ выявленных процессов деформаций с обобщающими
выводами.
Все курсовые студентов МИИГАиК на www.MGUGIK.net
Список литературы
1. Геодезические методы исследования деформации сооружении. А.К.
Зайцев, СВ. Марфенко, Д.Ш. Михелев и др. -М.: Недра, 1991.-272 с.
2. Левчук Г.П., Новак В.Е., Конусов В.Г. Прикладная геодезия: Основные
методы и принципы инженерно-геодезических работ. Учебник для вузов.- М:
Недра, 1981. - 438 с.
3. Марфенко СВ. Геодезические работы по наблюдению за деформациями
сооружений. Учебное пособие. М.: МГУГиК, 2004. - 34 с.
4. Практикум по прикладной геодезии: Геодезическое обеспечение
строительства и эксплуатации инженерных сооружений. Учебное пособие
для вузов / Е.Б. Клюшин, Д.Ш. Михелев, Д.П. Барков и др-М.: Недра, 1993.368 с.
5. Инженерная геодезия. Е.Б. Клюшин, М.И. Киселев, Д.Ш. Михелев, В.Д.
Фельдман. - М.: Академия, 2008. - 478 с.
6. Методические указания по курсовому проектированию. Разработка
методики наблюдений за осадками инженерного сооружения геодезическими
методами. А.А.Лобанов/Д.Ш.Михелев. -М.: Изд., МИИГАиК. 2009,40