CC BY
30
УДК 528.48
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ОСАДКАМИ СООРУЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
Адольф Георгиевич Малков
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры физической геодезии и дистанционного зондирования, тел. (383)343-29-11
Наталья Николаевна Кобелева
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, старший преподаватель кафедры физической геодезии и дистанционного зондирования, тел. (383)343-29-11, e-mail: n.n.kobeleva@mail.ru
В статье предложена структурная схема наблюдений за деформациями различных видов инженерных сооружений на основе системного подхода и приведены отдельные этапы составления программы, применительно к наблюдениям за осадками промышленных объектов в период их эксплуатации.
Ключевые слова: системный подход, исследование деформаций сооружения, прогнозирование, структурная схема наблюдений за деформациями объектов, программа наблюдений за осадками, идентификация.
THE DEVELOPMENT OF A PROGRAMME FOR MONITORING PRECIPITATION STRUCTURES BASED ON SYSTEM APPROACH SYSTEM STUDY OF DEFORMATIONS OF STRUCTURES
Adolf G. Malkov
Sibirian State University of Geosystems and Technology, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Assoc Prof, Department of Physical Geodesy and Remote Sensing, tel. (383)343-29-11
Natalia N. Kobeleva
Sibirian State University of Geosystems and Technology, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., a senior lecturer in physical geodesy and remote sensing, tel. (383)343-29-11, e-mail: n.n.kobeleva@mail.ru
In the article the structural scheme of observation of deformations of various kinds of engineering structures on the basis of systematic approach and shows the individual stages of the formulation of the programme, in relation to observations of precipitation of industrial objects during their operation.
Key words: systems approach, study of deformation structures, forecasting, structural deformations monitoring schema objects, program observations of precipitation, identification.
При анализе современного состояния вопроса исследования деформаций различных сооружений следует отметить, что одним из недостатков рассматриваемой литературы и технических руководств по данному вопросу является отсутствие единой оптимальной программы наблюдений за их деформациями.
Так как оптимизацию процесса наблюдений невозможно производить без системного подхода, то в основу программы положим представление о сооружении в виде единой системы, пригодной для анализа различного класса сооружений в зависимости от точности определения их параметров.
В настоящее время изучение деформаций сооружения производится на всех этапах его службы и, поэтому, ограничимся составлением программы наблюдений лишь в период его эксплуатации.
Представим исследуемый объект в виде структурной схемы, с указанием связей между отдельными его подсистемами (рисунок).
Рис. Структурная схема наблюдений за деформациями сооружения
Рассмотрим данную схему более подробно. Каждый рассматриваемый объект характеризуется классом и типом сооружения, состоянием технологиче-
ского оборудования и гидрогеологическими характеристиками грунта, на котором установлен исследуемый объект на определенный момент времени 1 [1-4].
При исследовании деформации сооружения и оборудования (вертикальных и горизонтальных смещений) необходимо создать единую высотную и плановую основу, которая является опорной при определении различных параметров сооружения и оборудования (крены и осадки колонн, плановое и высотное положение подкрановых путей, крены и осадки оборудования и т.д.).
Выбор схемы опорной основы, число ее знаков и типы знаков будут зависеть от состояния и вида грунтов, от точности определения параметров исследуемого объекта, и должен определяться на основе выбранного критерия оптимальности.
Выбор метода и средств измерений будет определяться точностью определения исследуемых параметров, с расчетом и привлечением априорной информации для исследования деформаций подобных сооружений.
Основными факторами, определяющими состояние объекта исследований, являются входные управляемые параметры объекта «Х», контролируемые, но управляемые параметры «7» и не управляемые параметры <^».
Функция у = f (К,Р,Р,Т) - множество исследуемых параметров, характеризующих состояние объекта на момент времени t [5, 2].
По результатам математической обработки получают значение приращений исследуемых параметров <^», характеризующих состояние объекта на момент исследований. На выходе после анализа результатов измерений и прогноза ожидаемых деформаций предусматривается принятие мер по предупреждению и устранению недопустимых деформаций, т.е. обратная связь предполагает воздействие не только на объект, но и на его входы [6-8].
Опираясь на предложенную структурную схему, распишем отдельные этапы составления программы применительно к наблюдениям за осадками промышленных сооружений в период их эксплуатации.
1. Составление структурной схемы изучаемого объекта с указанием отдельных подсистем и связей между ними.
2. Изучение инженерно-геологического строения оснований сооружений и грунтов.
3. Определение классификации сооружения и соответствующей ей точности определения геометрических параметров в зависимости от выбора цели и задачи исследования.
4. Выбор конструкций опорных знаков в зависимости от строения грунтов, физико-географических условий и точности определения геометрических параметров.
5. Составление проекта схемы размещения опорных знаков для исследования различных параметров объекта с учетом рекогносцировки расположений сооружений и коммуникаций исследуемого объекта.
6. Выбор метода и разработки методики средств наблюдений за расположением опорной сети и исследуемыми параметрами, а так же определение периодичности наблюдений.
7. Организация и выполнение измерений в соответствии с требуемой точностью определения деформации объекта и установленной периодичностью наблюдений.
8. Математическая обработка результатов измерений с выдачей конечных величин деформаций исследуемых параметров объекта в виде графиков, ведомостей и оценкой точности выполненных работ [9-13].
9. Построение математической модели по экспериментальным данным и прогнозирование деформаций на основании анализа построенной модели.
10. Составление отчета с анализом результатов наблюдений и прогнозом ожидаемых величин деформаций [14,15].
11. Разработка рекомендаций и мер по предупреждению недопустимых деформаций и их устранению в случае появления значений, превышающих их допустимые величины.
12. Производство измерений по определению состояния объекта после профилактических мер в случае измерения некоторых его входных воздействий.
Приведенная программа может быть составлена для исследования деформаций всего объекта так и отдельных его частей и параметров в зависимости от конкретных условий и поставленных задач.
Однако, здесь следует заметить, что со стороны производства часто ставят локальные задачи по исследованию того или иного параметра сооружения или отдельного сооружения на текущий момент в соответствии с нуждами производства, а затем, по мере их решения возникают все новые и новые локальные задачи.
Все это затрудняет осуществлять общий единый подход и изучения деформаций всего объекта, и как указывалось выше, не позволяет выявить полностью причинно-следственные связи появления деформации сооружения и так же давать конкретные рекомендации по предупреждению и устранению их причин.
В то же время локальная постановка задачи увеличивает затраты на производство работ. Схемы размещения опорных знаков (реперов) и исследуемых марок в этом случае далеки от оптимальности.
В связи с этим следует сделать вывод, что при исследовании деформации какого либо объекта необходимо составлять общую единую программу наблюдений, и на ее основе выполнять последовательно определение деформаций интересующих нас сооружений и их параметров.
Для математической обработки результатов измерений использовать современный математический аппарат, позволяющий выполнить их строгую обработку и на основе моделирования по экспериментальным данным производить прогноз ожидаемых деформаций [11,8].
Предполагаемая программа является общей для исследования деформаций различного класса сооружений, т.к. для каждого из них необходимо предусмотреть указанные этапы программы.
Различие может быть только в разработке конкретных методов и средств для исследуемых сооружений в зависимости от их классификации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Сундаков Я.А. Геодезические работы при возведении крупных промышленных сооружений и высотных зданий. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Недра, 1980. - 343 с.
2. Малков А.Г. Методика оперативной обработки результатов наблюдений и прогнозирование осадок инженерных сооружений на основе их идентификации // Межвузовский сборник. - Новосибирск, НИИГАиК, 1986. - С. 47-57.
3. Идентификация движений и напряженно-деформированного состояния самоорганизующихся геодинамических систем по комплексным геодезическим и геофизическим наблюдениям: монография / В. А. Середович [и др.]. - Новосибирск: СГГА. 2004. - 356 с.
4. Мазуров Б.Т., Панкрушин В. К., Середович В. А. Математическое моделирование и идентификация напряженно-деформированного состояния геодинамических систем в аспекте прогноза природных и техногенных катастроф // Вестник СГГА. - 2004. - Вып. 9 (32). - С. 30-35.
5. Малков А.Г., Кобелева Н.Н. Системное исследование деформаций сооружений // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 1. - С. 221-227.
6. Эйкхофф, П. Основы идентификации систем управления. - М.: Мир, 1975. - 683 с.
7. Хорошилов В.С. Методологические аспекты системного подхода в области исследования технической системы - "Геодезический прибор"// Современные проблемы геодезии и оптики: LIII Междунар. научно-техн. конф., посвящ. 70-летию СГГА, (Новосибирск, 11-21 марта 2003г). - Новосибирск, СГГА, 2003. - Т.С. - С.287.
8. Малков А.Г., Николаев Н.А. Применение регрессионного анализа для исследования осадок инженерных сооружений // Межвузовский сборник. - Новосибирск, НИИГАиК, 1987. - С.9-15.
9. Крамаренко А.А., Мазуров Б.Т., Панкрушин В.К. Математическое обеспечение идентификации движений и напряженно-деформированного состояния сооружений и объектов инженерной геодинамики по геодезическим наблюдениям // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2005. - № 5. - С. 3-13.
10. Бугакова Т.Ю., Вовк И.Г. Системно-целевой подход к анализу пространственно-временного состояния техногенных систем // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 1,-С. 224-230.
11. Гуляев Ю.П. Прогнозирование деформации сооружений на основе результатов геодезических наблюдений. - Новосибирск: СГГА, 2008. - 256 с.
12. Смирнов, Н.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений: Учеб. пособие / Н.В. Смирнов, И.В. Дунин-Барковский. - М.: Наука, 1969. - 511 с.
13. Кобелева Н.Н., Хорошилов В.С. Построение прогнозной математической модели процесса перемещений плотины Саяно-Шушенской ГЭС // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 1. - С. 214-220.
14. Гуляев Ю.П., Хорошилов В.С., Лисицкий Д.В. О корректном подходе к математическому моделированию деформационных процессов инженерных сооружений по геодезическим данным // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2014. - № 4/С. - С.22-30.
15. Гуляев Ю.П., Хорошилов В.С. Математическое моделирование. Прогнозирование деформаций сооружений гидроузлов по геодезическим данным. - Новосибирск: СГГА, 2014. - 78 с.
© А. Г. Малков, Н. Н. Кобелева, 2016
