Файл: Донских, И. Е. Створный метод измерения смещений сооружений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2024
Просмотров: 78
Скачиваний: 0
Опыт наблюдения осадок и горизонтальных смещений гидро технических сооружений, приобретенный МИИГАиК на Цим лянском гидроузле, институтом «Гидропроект» — на канале им. Москвы и на Куйбышевском гидроузле, институтом «Гидро энергопроект»— на Каховском, Нарвском, Кегумском и других
гидроузлах, |
Союзморпроектом — на |
морских портах |
и прича |
лах, НИИ |
оснований и подземных |
сооружений — на |
высотных |
зданиях и промышленных объектах, и ряда других организаций позволил МИИГАиК созвать в 1957 г. Межвузовское совещание по геодезическим методам наблюдений за деформациями гидро технических сооружений. Шестнадцать докладов этого совеща ния, опубликованных в 1958 г. [32], явились ценным пособием для дальнейшей разработки методики створных наблюдений и постановки их в производственных условиях.
Большую и весьма ценную работу по совершенствованию методики определения смещений сооружений выполнили коллек тивы геодезистов «Гидропроекта», «Гидроэнергопроекта», НИИ оснований и подземных сооружений, ВНИИГ имени Б. Е. Веде неева, ВОДГЕО, Гипроречтранса и других организаций (П. И. Брайт, А. И. Улитин, Г. С. Нейман, А. А. Пайзанский, Г. А. Шахиджанян, В. А. Маркевич, С. С. Стерлядкин, М. Г. Л а нин, Е. М. Перепонова, В. В. Блинков и многие другие).
В1958—1959 г. вышли из печати работы А. И. Улитина [59]
иИ. И. Брайта и Е. Н. Медвецкого [9], в которых был обобщен отечественный и зарубежный опыт определения осадок и гори
зонтальных смещений сооружений. Работа [59] была утверж дена «Главэнергопроектом» Министерства электростанций СССР
в качестве официального документа и действует до настоящего времени.
Следующий большой шаг в разработке более совершенной методики наблюдения смещений сооружений сделал коллектив работников кафедры прикладной геодезии МИИГАиК, предло жив определения смещений производить не относительно си стемы неподвижных пунктов, расположенных вне сооружения, а относительно створов, образуемых обратными поплавковыми отвесами конструкции М. С.. Муравьева [58] или обратными уровенными отвесами конструкции П. И. Брайта, В. Г. Галиц кого и Ю. И. Новикова [10], заложенными в недеформирующиеся грунты ниже основания сооружения. Эта схема, приме ненная МИИГАиК на Братской ГЭС, исключает необходимость в создании триангуляции для наблюдения за смещениями пунк тов закрепления створа и с высокой точностью обеспечивает определение смещений сооружения и его основания. В исследо ваниях гидроузла немало усилий приложили Г. И. Кузнецов [45], Д. Ш. Михелев [56] и коллектив геодезистов Ангарской экспедиции «Гидропроекта».
Опыт производства створных наблюдений в потернах Куй бышевской и Братской гидроэлектростанций показал, что визи-
«
рование по длинному створу в условиях потерны гидротехни ческого сооружения или затруднено, или невозможно. Для преодоления этого затруднения В. М. Гудковым и Б. И. Беляе вым [21], О. Д. Климовым [40], Г. И. Кузнецовым [44] и И. Е. Донских предложены программы створных наблюдений, в которых нестворности контрольных пунктов относительно створа определяются визированием не по всему створу, а только по частям его (см. главу IV).
В 1965 г. П. И. Брайт опубликовал работу [10], обобщаю щую отечественный и зарубежный опыт измерения деформаций оснований и сооружений, ставшую «настольной книгой» геоде зистов, занимающихся исследованиями сооружений.
Усилия сотрудников кафедры прикладной геодезии МИИГАиК и Ленинградского филиала института «Гидропроект» увенчались большим успехом: удалось разработать и в сложных строительных условиях Красноярской гидроэлектростанции при менить схему створных наблюдений, по результатам которых с большой достоверностью можно судить о наклонах сооруже ния, смещениях его подошвы и грунтов основания. Немалая заслуга в выполнении этих работ принадлежит непосредствен ному исполнителю наблюдений И. С. Рабцевичу, исследовав шему пять новых разновидностей струнного способа [67].
Используя известный интерференционный опыт Юнга с диф ракцией света от двух щелей и опыт В. С. Усова [72], сотруд ники МИИГАиК О. Д. Климов и А. А. Коптев разработали дифракционный прибор для створных измерений. Большой объем работ по исследованию и совершенствованию этого при бора и разработке методики наблюдений выполнил О. И. Гор бенко [18].
Общее развитие науки и техники, а особенно электроники и лазерной техники, создало необходимые предпосылки для разработки автоматических систем определения нестворностей. Принципы построения таких систем изложены Г. П. Левчуком
и А. |
В. Зацаринным |
[52], |
а первые результаты разработок — |
А. В. |
Зацаринным, |
И. А. |
Науменко и В. К. Осиповым [31], |
X. К- Ямбаевым |
[77], В. Е. Новаком, Р. |
А. Мовсесяном, |
X. К- Ямбаевым, |
С. П. Буюкяном [62], А. И. |
Голубцовым [17] |
иИ. М. Павловым, В. Ф. Черниковым [64] и др.
Вработе В. Д. Большакова и др. [5] имеется ряд ориги нальных решений, выполненных применительно к нуждам строительства Большого серпуховского ускорителя, которые с успахом могут быть применены для дальнейшего совершенство вания методики определения смещений сооружений.
Вобласти математической обработки результатов наблюде ний и расчета точности измерений отметим работы В. Д. Боль шакова и др. [5], В. Н. Гаиьшина, И. М. Репалова [14], Н. Г. Видуева, Д. И. Ракитова и В. П. Гржибовского [13], А. Н. Гридчина [20], О. Д. Климова [40], В. В. Нефедова [60] и др.
9
Г Л А В А I
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СМЕЩЕНИЯХ СООРУЖЕНИЙ, МЕТОДАХ
ИОШИБКАХ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
§1. Горизонтальные смещения гидротехнических сооружений
Разработка строительных котлованов уменьшает нагрузку на основание будущих сооружений, приводит к разуплотнению грунта и подъему оснований. Глинистые грунты подвержены максимальному, а скальные — минимальному разуплотнению. Абсолютная величина разуплотнения грунта зависит от состава горных пород, слагающих основание будущих сооружений, глу бины котлована, мощности потока грунтовых вод, интенсивности глубинного водоотлива и ряда других факторов. Так, например,
разуплотнение кииельских глин в |
котловане |
Волжской |
им. В. И. Ленина гидроэлектростанции |
составило |
от 14 до |
42см *.
С начала производства бетонных работ происходит постепен ное наращивание нагрузок на основание. Прекращение глубин ного водоотлива и затопление строительного котлована корен ным образом изменяют режим грунтовых вод, установившийся
впроцессе строительства сооружения. В связи с этим возникает фильтрационное давление воды на подошву сооружения, гори зонтальное и вертикальное давление воды нижнего бьефа и
водохранилища. Наряду с осадками, сооружение начинает испы тывать горизонтальные смещения.
Наполнение водохранилища сопровождается ростом горизон тальных нагрузок на сооружение, а вертикальных — на понур **. На участке понура образуется «воронка проседания», а соору жение, оказавшись на склоне воронки, наклоняется в сторону верхнего бьефа.
* По результатам наблюдений инженерно-геодезической экспедиции ин ститута «Гидропроект», выполненных под техническим руководством автора данной работы.
* * Понур — железобетонная плита, примыкающая к сооружению в верх нем бьефе.
10
Гидроэлектростанции и водосливные плотины по размерам велики и создаются из железобетона, имеющего коэффициент линейного расширения около 13-10_6 на ГС. С целью умень шения температурных напряжений в железобетоне сооружение «разрезают» на секции.
Инженерно-геологическое строение основания сооружения в целом и отдельных ее секций неоднородно, поэтому каждый участок основания имеет свои потенциальные возможности к осадкам и горизонтальным смещениям.- В силу этого осадки и горизонтальные смещения фундаментов секций оказываются неравномерными, а это приводит к прогибам и крученикт фун даментов.
Устойчивость гидротехнических сооружений является одним из основных факторов, обеспечивающих их нормальную экс плуатацию. Повышение устойчивости сооружений путем увели чения их массы связано с дополнительными затратами зна чительных сил, средств и материалов, что нельзя признать оправданным. Более правильным является путь детального ң всестороннего изучения инженерно-геологических свойств основания, применения более рациональных конструктивных решений по сооружениям и изучение взаимодействия осно вания и сооружения на всех этапах строительства и эксплуа тации.
Изучение совместной работы основания и сооружения выпол няют путем установки специальной контрольно-измерительной аппаратуры и проведения систематических наблюдений за ней, в том числе и для определения горизонтальных смещений со оружений.
Горизонтальные смещения сооружений определяют геодези ческими методами, обеспечивающими получение наиболее досто верных результатов.
Результаты наблюдения горизонтальных смещений исполь зуют для определения устойчивости сооружений (способности сопротивляться скольжению в сторону нижнего бьефа), для проверки правильности применяемых расчетных предпосылок и методов расчета и для разработки оптимальных режимов экс плуатации сооружений. Поэтому наблюдения смещений гидро технических сооружений имеют важное научное и производ ственное значение.
Наблюдения горизонтальных смещений выполняют путем определения положения контрольных пунктов, установленных на каждой секции сооружения, относительно исходных пунктов. Частота наблюдений зависит от характера и назначения соору жений, инженерно-геологических свойств основания, нагрузок, интенсивности роста их и т. д. Первый цикл наблюдений выпол няют до затопления строительного котлована, т. е. до начала воздействия на сооружение грунтовых вод, воды водохранилища и нижнего бьефа, а второй цикл — после затопления котлована.
П
.Последующие циклы наблюдений выполняются по графику, со ставленному для данного сооружения.
Под створом понимают закрепленную на местности, на сооружении, или в сооружении прямую линию, относительно которой определяют нестворности контрольных пунктов, т. е. отстояние их от прямой, измеряемое по перпендикуляру к этой прямой. Как правило, этот метол применяют для определения
.смещений сооружений, имеющих прямолинейное очертание в плане. Он находит широкое применение в инженерно-геодези ческих работах, когда требуется с высокой точностью определить нестворности точек или построить прямую линию значительной протяженности: при установке и выверке технологического обо рудования, при разбивке центров опор канатно-подвесных дорог и т. п.
Горизонтальные смещения наблюдают по нормали к основ ной (продольной) оси сооружения, т. е. в сторону нижнего и верхнего бьефов. Если L; и L\ — нестворности некоторого кон трольного'пункта, полученные соответственно в /-ом и первом
циклах |
наблюдений, то величину горизонтального |
смещения |
этого пункта вычисляют по формуле |
|
|
|
AL = Li — L1. |
(1.1) |
Если |
пункты закрепления створа подвержены |
смещениям, |
то наряду с определением нестворностей контрольных пунктов определяют смещения пунктов закрепления створа. Тогда створ в первом цикле наблюдений принимают за ось абсцисс, условной системы координат (см. § 6) и, используя величины пестворностей, вычисляют ординаты всех контрольных пунктов. Величину горизонтального смещения контрольного пункта получают по формуле
АУ=--Уі — Уи |
( I - 2 ) |
где у 1 и і/і — ординаты контрольного пункта, полученные в пер вом II в /-ом циклах наблюдений.
Причины смещений других сооружений будут иными. Так, смещения рельсов подкрановых путей обусловлены кренами ко лонн, стенок камер шлюза — изменением уровня воды в каме рах и влиянием изменений температуры железобетона и т. д.
Как |
будет показано |
в §§ |
9, 11, 12 и |
14, величины Ь\ и L,-, |
|
у I и уі, |
входящие в формулы |
(1.1) |
и (1.2), являются независимо |
||
измеренными. Поэтому |
формулы |
(1.1) |
и (1.2) можно диффе |
||
ренцировать и после перехода к средним квадратическим ошиб кам. получить
K L = К + т\ - |
(1.3) |
|
(1.4) |
12