Спостереження за горизонтальними зсувами споруд

Горизонтальні зсуви споруд або їхніх окремих елементів вимірюють різними способами, основними з яких є: лінійно-кутовий, створний і стереофотограметричний. Застосовують також прямі й зворотні схили.

Лінійно-кутові побудови застосовують у випадку, коли величини зсувів необхідно знати по двох координатах. Ці побудови можуть розвиватися у вигляді спеціальних мереж тріангуляції й трилатерації, комбінованих мереж, кутових і лінійних зарубок, ходів полігонометрії, мереж з витягнутих трикутників з обмірюваними сторонами й висотами. Застосування того або іншого виду побудови залежить від характеру споруди і його геометричної форми, необхідної точності й умов вимірів, організаційних й інших факторів. Так, наприклад, кутову й лінійну засічки застосовують для визначення зсувів недоступних точок споруди, а тріангуляцію, полігонометрію, мережі з витягнутих трикутників з обмірюваними сторонами й висотами - для протяжних споруд криволінійної форми. У багатьох випадках застосовують комбіновані схеми, коли, наприклад, тріангуляція або трилатерація використовуються для визначення стійкості вихідних пунктів, з яких способами зарубок або полігонометрії визначаються зсуви точок на спорудженні.

Стосовно до вимірів деформацій кожний з видів лінійно-кутових побудов має свої особливості. Однак для всіх видів характерним є сталість схеми вимірів і необхідність одержання в остаточному підсумку не самих координат деформаційних точок, а їхніх змін у часі, т. е різницею координат у двох циклах.

Для спеціальної тріангуляція характерна висока точність виміру кутів (0,5 - 2,0") при коротких сторонах, велике кількість зв'язків, що забезпечують мінімальну величину зворотної ваги визначення функції координат точок мережі.

Полігонометрія застосовується в основному у вигляді одиночних ходів, що опираються на вихідні пункти. Часто через неможливість азимутальної прив'язки використовують лише прив'язку координатну.

Зрівняння лінійно-кутових побудов роблять строгими способами. Координати пунктів обчислюють в умовній системі.

Для передвизначення точності побудови мережі в загальному випадку використовують формулу

(24.3)

де m_q - необхідна (задана) середня квадратична помилка визначення величини зсуву; μ - середня квадратична помилка одиниці ваги; Q_F - зворотна вага функції оцінюваного елемента, що характеризує якість проекту схеми вимірів.

При необхідності визначення зсувів роздільно по осях координат X й Y для їхньої позначки застосовують формули

(24.4)

де Q_x и. Q_y - зворотні ваги визначення координат досліджуваних точок відповідно по осях X й Y.

Для позначки проекту полігонометричних ходів витягнутої форми із приблизно рівними сторонами й з координатною прив'язкою до вихідних пунктів використовують формули

(24.5)

(24.6)

де М_хi і M_yi - середні квадратичні помилки визначення абсциси й ординати i-ї точки ходу; m_β i m_S - середні квадратичні помилки виміру кутів і ліній; n - число сторін у ході.

Формули (24.5) і (24.6) справедливі для випадку, коли вісь абсцис проходить через вихідні пункти.

Створні спостереження широко застосовують для дослідження деформацій споруд прямолінійної форми, коли зсуву досить знати по одному напрямку. При цьому координатну систему вибирають так, щоб з напрямком зсувів збігалася вісь ординат, а з напрямком створу - вісь абсцис.

Величини зсувів перебувають по різниці значень ординат (не створностей), обмірюваних у двох циклах.

Не створність визначають різними методами, з яких найпоширеніші методи рухливої марки й малих кутів. Для завдання створної лінії застосовують струнні й оптичні способи, а також способи, засновані на принципах фізичної оптики. Струнний спосіб передбачає використання натягнутої сталевої струни різного діаметра, оптичний - зорових труб великого збільшення (теодоліти, нівеліри, автоколімаційні системи, спеціальні алініометри),

У методі рухливої марки величина не створності визначається безпосередньо. Для цього в точці А. (рис. 24.5, а) установлюється оптичний прилад, колімаційна площина якого орієнтується по марці в точці В и задає створну лінію. Рухлива марка, установлена в точці C, уводиться в створ. Положення рухливої марки, коли мішень її перебуває в створі, фіксується по відліковому пристрої марки. Якщо відомо відлік, коли вісь мішені збігається із точкою C, то не створність q_C може бути обчислена як різниця відліків при положенні марки в точці Сивий створі АВ. При можливості повороту марки на 180° не створність може бути отримана як напіврізниця відліків для двох положень марки при введенні її в створ.

У методі малих кутів не створність q визначається шляхом виміру малого кута а (рис. 24.5, 6} між лінією створу й напрямком на точку С и відстані S. Величина не створності обчислюється за формулою q_C=Sa/р.

Для створів значної довжини з більшим числом обумовлених точок на створі залежно від умов вимірів застосовують різні схеми (програми) спостережень. Найпростіша з них - схема загального створу (рис. 24.6, а), коли не створності всіх точок визначаються щодо загального створу між кінцевими (опорними) точками створу. У схемах часток

Рис. 24 5. Визначення величини не створності методами: рухливої марки (а), малих кутів (б)

Рис 24 6 Схеми створних вимірів

(пересічних) (рис. 24.6, б) і послідовних (24.6, в) створів не створності виміряються між обумовленими точками щодо цих створів.

Так, схема послідовних створів передбачає визначення не створностей ∆₁ точки 1 від створу 1 - II, ∆₂ точки 2 від створу 1 - II, ∆_З точки 3 від створу

2 - II и т. буд. У схемі приватних створів не створність

∆₁ точки 1 визначається від створу 1 - 2, ∆₂ точки 2 від створу 1 - 3, ∆₃ точки 3 від створу 2 - 4 і т.д. В обох схемах не створності q щодо загального створу .можуть бути отримані лише шляхом відповідних обчислень, знаючи відстані S між всіма точками.

У загальному випадку, коли відстаней між обумовленими точками не рівні між собою, не створності всіх л точок щодо загального створу можуть бути знайдені з рішення системи наступних лінійних рівнянь:

для схеми послідовних створів

(24.7)

для схеми приватних створів

(24.8)

На практиці відстаней між точками створу намагаються зробити рівними. У цьому випадку не створність q будь-якої обумовленої точки г у схемах послідовних і приватних створів може бути обчислена відповідно по формулах

(24.9)

(24.10)

де k - номер чергового доданка під знаками суми.