CC BY
274
УДК 528.541
ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТМЕТОК МАРОК ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ОСАДОК ФУНДАМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Виктор Александрович Скрипников
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (382)343-29-55, e-mail: [email protected]
Маргарита Александровна Скрипникова
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного 10, старший преподаватель кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (382)343-29-55, e-mail: [email protected]
В статье приведены результаты измерений, выполненные по осадочным маркам. Даны рекомендации по проектированию схемы сети, методики измерения превышений и оценки точности.
Ключевые слова: геометрическое нивелирование, осадочные марки, методика измерения превышений.
DETERMINATION OF PROCESS EQUIPMENT FOUNDATION SETTLEMENT: STUDY OF CONTROL POINTS POSITIONS ACCURACY
Victor A. Skripnikov
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Assoc Prof, Department of Engineering Geodesy and Mine Survey, tel. (382)343-29-55, e-mail: [email protected]
Margarita A. Skripnikova
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Senior lecturer, Department of Engineering Geodesy and Mine Survey, tel. (382)343-29-55, e-mail: [email protected]
The results of measurements conducted by settlement control point marks are presented. Recommendations on the network scheme designing, techniques for height difference determination and accuracy evaluation are given.
Key words: geometric leveling, settlement control point marks, height difference determination methods.
Геодезические методы определения деформаций гидротехнических сооружений имеют важнейшее значение для обеспечения нормальной эксплуатации гидротехнических сооружений и оборудования. При выполнении измерений всегда стоит задача повышения точности измерений. Эта задача должна решаться не только в процессе измерений, но и на этапе проектирования измерений [1], [2], [3].
Рассмотрим методику проектирования нивелирных ходов для определения отметок осадочных марок на примере нивелирования по
фундаментной плите гидрогенераторов. На рис. 1 представлен фрагмент сети, в которой по четыре марки расположены вокруг каждого блока гидрогенератора. Марки блоков могут быть связаны между собой одной или несколькими линиями нивелирования. При нивелировании 1 разряда выполняется нивелирование прямо и обратно при двух горизонтах, при нивелировании 2 разряда прокладывается ход прямо и обратно. Так как нивелирование по осадочным маркам выполняется для определения осадок и крена фундаментных плит, то основном критерием точности должна быть средняя квадратическая погрешность определения осадки марок. Если погрешность определения абсолютной осадки не должна превышать 1 мм, то, поскольку осадка определяется по двум циклам измерений, погрешность уравненных отметок должна быть в 42 меньше и не должна превышать 0,7 мм.
Рис. 1. Фрагмент сети нивелирования по осадочным маркам
Сеть осадочных марок может представлять собой замкнутый на один куст реперов ход или разомкнутый ход, при замыкании хода на два куста исходных реперов. Критерием выбора схемы привязки должна являться минимальная длина хода и наиболее благоприятные условия измерений по трассе хода. При уравнивании сети осадочных марок, расположенных на фундаментах технологического оборудования всегда решается задача минимизации влияния погрешностей той части хода, которая прокладывается от куста исходных реперов до осадочных марок. На наш взгляд, наилучшим решением, является проектирование хода, в котором превышения от куста реперов до осадочных марок измеряются по одной и той же трассе прямо и обратно при двух горизонтах. Следует отметить, что при выполнении гидротехнического нивелирования 2 разряда, при необходимости, разрешается проектирование висячих нивелирных ходов. Для контроля измерения выполняются дважды, вначале и в конце цикла измерений по осадочным маркам. Шестнадцатикратное измерение каждого превышение даёт достаточную степень контроля для передачи отметки на осадочные марки. В этом случае при уравнивании поправки в измеренные превышения не будут отягощены дополнительными погрешностями, а они могут быть
достаточно существенными, поскольку расстояния от кустов исходных реперов до марок на оборудовании могут достигать нескольких километров.
Рассмотрим методику оценки точности полученных результатов на примере высокоточного гидротехнического нивелирования выполненного цифровым нивелиром. В соответствии с рекомендациями [1] оценка точности полученных результатов для нивелирования 1 разряда производится по формуле (1):
Шст = ±л
ё—
2п
(1)
где d1 - разности превышений, измеренных на одной станции при первом и втором горизонтах инструмента п1 - число разностей;
тст - средняя квадратическая погрешность превышения на станции, измеренного в прямом и обратном направлениях при двух горизонтах.
Для нивелирования 2 разряда точность измерения на станции вычисляется по формуле (2):
шРТ = ±— ст 2
п
N
(2)
2
где п2 - число станций в секции в ходе одного направления;
тст - средняя квадратическая погрешность превышения на станции, измеренная в прямом и обратном направлениях; N - число секций.
Кроме того, погрешность вычисляется по невязкам Ж замкнутых полигонов (3):
ш = ±
"1ст —
Ж'
п
к
(3)
где п3 - число станций по периметру замкнутого полигона; к - число полигонов.
По результатам уравнивания вычисляют среднюю погрешность единицы веса ^ (4):
^ = + / -
г
квадратическую
где г - число секций;
V - вычисленное значение поправки;
р=1/п - вес измеренной величины;
n - число станций в ходе.
По сходимости значений ц и тст можно сделать вывод о присутствии систематических погрешностей.
Для приведенного фрагмента сети было выполнено нивелирование 2 разряда с использованием рекомендаций, приведённых в [4], [5]. Расхождения одноименных превышений из прямого и обратного ходов не превышали 0,3 мм. Уравнивание сети было выполнено в программе CREDO DAT 4.0. Отметка марки №1 была определена от куста исходных реперов. Таким образом, сеть осадочных марок представляет собой при уравнивании свободную сеть с фиксированием отметки одной марки в качестве исходной. По приведённым на рисунке 1 невязкам в полигонах можно сделать вывод о некоторой неравноточности измерений, обусловленную наличием значительной вибрации и других неблагоприятных факторов при выполнении измерений [6], [7], [8], [9], [10]. Следует отметить, что разности превышений из прямого и обратного ходов не позволяют сделать такой же вывод.
Средняя квадратическая погрешность (СКП) измерения превышения по разностям превышений из прямого и обратного ходов составила для схемы, приведённой на рисунке 1, m =0,16мм. СКП превышения, вычисленная по невязкам в полигонах, равняется 0,14мм.
Уравнивание сети, выполненное по схеме, приведённой на рисунке 1 показало, что в полигоне с невязкой 0,69 мм поправки в превышения, примыкающие к смежным полигона в два раза меньше, чем в превышения между марками №14-№15 и №15-№16. Все превышения в сети измерялись с одной станции и, следовательно, имеют равные веса при уравнивании. Таким образом, можно отметить, что поправки в полигоне отягощены значительным дополнительным влиянием смежных полигонов. СКП превышения, вычисленная по поправкам из уравнивания, равнялась 0,12 мм.
При втором варианте уравнивания сети учитывались только одна связь между блоками марок. СКП превышения, вычисленная по поправкам из уравнивания равнялась 0,09 мм. В полигоне с невязкой 0,69 мм поправки в превышения, как и в других полигонах, были равны.
Анализ СКП отметок марок показал, что в первом варианте уравнивания наиболее удалённая от марки №1 марка №15 имеет СКП равную 0,24 мм, во втором варианте СКП марки №15 равнялась 0,43 мм.
Таким образом, можно сделать вывод, что дополнительные связи в сети между блоками марок могут быть использованы для дополнительного контроля точности измерений и должны исключаться из уравнивания, если они вносят существенные изменения в ожидаемые значения поправок в превышения между марками блока и не повышают значительно точность определения отметок марок.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Карлсон, А. А. Руководство по натурным наблюдениям за деформациями гидротехнических сооружений и их оснований геодезическими методами / А. А. Карлсон.
- М.: Энергия, 1980.- 200 с.
2. Карпик А. П., Стефаненко Н. И. Оценка состояния Саяно-Шушенской плотины в период нормальной эксплуатации по данным геодезических измерений // ГЕО-Сибирь-2009.
V Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 20-24 апреля 2009 г.). -Новосибирск: СГГА, 2009. Т. 1, ч. 1. - С. 61-73.
3. Мухачев Г. В. , Жуков Б. Н. Диагностирование технического состояния сооружений Саяно-Шушенской ГЭС с применением геодезических методов и средств измерений // ГЕ0-Сибирь-2009. V Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 20-24 апреля 2009 г.). - Новосибирск: СГГА, 2009. Т. 1, ч. 1. - С. 90-95.
4. Уставич Г. А. Технология выполнения высокоточного нивелирования цифровыми нивелирами // Геодезия и картография. - 2006. - № 2. - С. 3 - 6.
5. Визиров Ю. В. Ковалев С. В., Спиридонов А. И. Особенности метрологического обслуживания цифровых нивелиров // Геодезия и картография. - 2002. - № 8. - С. 17 - 22.
6. Бешр Ашраф А., Рябова Н. М., Сальников В. Г., Теплых А. Н., Рахымбердина М. Е. Исследование влияния вибрации на точность измерений цифровыми нивелирами // ГЕ0-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск: СГГА, 2010. Т. 1, ч. 1. - С. 28-33.
7. Кочетов Ф. Г., Сухов Г. Н., Кочетова Э. Ф. Визирный луч нивелира в магнитном поле // Геодезия и картография. 1999. - № 10. - С. 4 - 17.
8. Скрипников В. А., Скрипникова М. А. Опыт применения цифрового нивелира DiNi03 при выполнении повторного высокоточного гидротехнического нивелирования // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск,
15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 3. - С. 189-192.
9. Новосёлов Д. Б., Новосёлов Б. А. Исследование работы высокоточного цифрового нивелира в условиях недостаточной освещённости // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.).
- Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 1. - С. 117-121.
10. Уставич Г. А., Пошивайло Я. Г., Соболева Е. Л., Калинина М. С. Влияние электромагнитных полей на инженерно-геодезические работы // Геодезия и картография.
- 2005. - № 11. - С. 28-30.
11. Никонов А. В. Особенности применения современных геодезических приборов при наблюдении за осадками и деформациями зданий и сооружений объектов энергетики // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 4 (24). - С. 12-18.
12. Карпик А. П., Каленицкий А. И., Соловицкий А. Н. Технология изучения изменений во времени деформаций блоков земной коры при освоении месторождений Кузбасса // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 4 (24). - С. 3-11.
© В. А. Скрипников, М. А. Скрипникова, 2014
