CC BY
102
той Междунар. науч.-техн. конф.: в 4 т. - Минск, 2011. -Т. 1. - С. 115.
2. Леви, И. И. Моделирование гидравлических явлений / И. И. Леви. - Л.: Энергия, 1967. - 210 с.
3. Ляхтер, В. М. Гидравлическое моделирование / В. М. Ляхтер, А. М. Прудовский. - М.: Энергоатомиздат, 1984.
4. Шарп, Д. Ж. Гидравлическое моделирование / Д. Ж. Шарп. - М.: Мир, 1984.
5. Агроскин, И. И. Гидравлика / И. И. Агроскин, Г. Г. Дмитриев, Ф. И. Пикалов. - М.; Л.: Энергия, 1964. -315 с.
6. Справочник по гидравлическим расчетам / под ред. П. Г. Кисилева. - М.: Энергия, 1972. - 312 с.
7. Зегжда, А. П. Теория подобия и методика расчета гидротехнических моделей / А. П. Зегжда. - М.; Л.: Гос-стройиздат, 1938. - 164 с.
8. Веников, В. А. Теория подобия и моделирования применительно к задачам электроэнергетики / В. А. Веников. - М.: Высш. шк., 1966.
9. Панфилов, Д. Ф. Моделирование давления и пропуска льда / Д. Ф. Панфилов // Известия высш. учеб. заведений. Строительство и архитектура. - 1964. - № 7. -С. 115-122.
10. Петруничев, Н. Н. О динамическом давлении льда на гидротехническое сооружение. Льдотермические вопросы в гидротехнике / Н. Н. Петруничев. - М.; Л.: Гидрометеоиздат, 1954. - С. 17-64.
11. Пропуск льда через гидротехнические сооружения / под ред. К. Н. Коржавина. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 182 с.
Поступила 07.03.2012
УДК 528.5:624.04
ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ МЕТОДИКИ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ТЕХНОГЕННЫХ ДЕФОРМАЦИЙ
ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Канд. техн. наук, проф. НЕСТЕРЕНОК М. С.
Белорусский национальный технический университет
Геодезические методы определения количественных характеристик деформаций поверхностных и приповерхностных слоев литосферы в настоящее время используются как дополнительные к менее точным спутниковым съемкам дистанционного зондирования, которые применяются в прикладной геомеханике для обоснования расчетов по прогнозу перемещений и деформаций естественных и искусственных объектов. К дистанционным относятся и повторные аэрофотосъемки: по их данным смещения по высоте опознаваемых немаркированных точек земной поверхности выявляются с погрешностями 0,3-0,5 м. Точность последних может удовлетворять обзорному мониторингу смещений земной поверхности, но не отвечает требуемой точности определения деформаций гидротехнических систем и компактных инже-
нерных сооружений, а также точности выявления смещений контрольных геодезических знаков, закрепленных на поверхности земли. Применяемые методы определения деформаций должны быть комплексными и практически равноточными. При этом фактические величины вертикальных и горизонтальных сдвижений дневной поверхности горных пород при добыче полезных ископаемых, соответствующие осадка и деформации инженерных сооружений должны определяться с помощью высокоточных оптико-механических и электронных геодезических приборов и точными спутниковыми методами.
В строительной отрасли нормативные требования к точности определения деформаций типовых инженерных сооружений указаны в ТКП 45-1.03-26-2006 [1] с целью достоверного
■■ Наука
итехника, № 5, 2012
выявления опасных величин неравномерной осадки и крена строительных конструкций. Соответствующие положения [1] следует учитывать в практике инструментального мониторинга деформаций земной поверхности над разрабатываемыми месторождениями полезных ископаемых не только применительно к контролю устойчивости и стабильности геометрии дорогостоящих объектов, характеризующихся малыми допусками к величине разрушающих собственных деформаций. При разработке проекта геодезического мониторинга деформаций следует рассматривать применение специальных высокоточных геодезических методов измерений с необходимой детальностью и с учетом прогноза осадки фундаментов и смещений отдельных объектов на основе геомеханических расчетов. Такой прогноз в настоящее время может основываться на данных высокоточного спутникового геодезического мониторинга подрабатываемых территорий Солигорского промрайона [2].
Методы определения вертикальных смещений дневной поверхности и инженерных сооружений геометрическим нивелированием I, II и III классов точности [1] характеризуются сложностью и трудоемкостью. Применительно к геодезическому мониторингу осадки контрольных точек на подрабатываемых территориях методику геометрического нивелирования можно упростить. Например, при проведении нивелирных работ с расстояниями визирования на рейку I < 120 м трудозатраты снижаются за счет применения нивелирных реек с метрическими шкалами с ценой деления 10 мм. Такое специальное нивелирование обозначим условно классом Ш-С. Отсчеты по шкале берутся при помощи нивелира с самоустанавливающейся линией (при максимальных расстояниях визирования погрешность отсчета то ~ 3-5 мм; средняя квадратическая погрешность (СКП) превышения тн ~ 4 мм). При этом затраты времени на нивелирные работы снижаются в 2-2,5 раза в сравнении со стандартной методикой нивелирования II класса.
Допустимая невязка превышений в нивелирном ходе при контроле осадки инженерного сооружения определяется по формуле
fh = mh4n < Д^Доп, (1)
где Д£доп - допустимая погрешность измерения приращений осадки по СНиП 3.01.03-84 или по специальному требованию.
Значению Д£доп соответствует допустимая погрешность отметки осадочной марки ДНдоп (в середине нивелирного хода)
ДНдоп = МдопЛ/2 . (2)
На основе формул (1) и (2) получено соотношение, позволяющее определить требуемую точность измерения превышений на станции способом «из середины» в зависимости от заданного значения Д£доп, от средней длины визирного луча l на станции и длины L замкнутого нивелирного хода
mh =4àSU / L. (3)
В табл. 1 приведены расчетные значения величин mh, при соблюдении которых искомая осадка контрольных геодезических знаков на инженерных сооружениях может быть определена с заданной допустимой погрешностью Д£доп.
Таблица 1
Расчетная средняя квадратическая погрешность шн измерения превышений на станции при геометрическом нивелировании для определения осадки инженерных сооружений
Объект нивелирного мониторинга, допустимая погрешность осадки Д5доп Длина луча l, м Значение mh, мм, при длине нивелирного хода L, км
0,2 0,5 1,0 2,0 5,0
Специальное высокоточное нивелирование
Инженерные сооружения, Д^доп = 2 мм 12 0,5 0,30 0,20 0,15 0,10
Класс нивелирования II-С II-С II-С I-С I-С
В [3] принято, что при спутниковом позиционировании вертикальные смещения дневной поверхности (осадочных знаков на ней) в зоне подрабатываемых территорий следует определять относительно исходного пункта с погрешностью ДНдоп = 5,0 мм, горизонтальные смещения между знаками по хорде общеземного эллипсоида - с погрешностью ДОдоП = 2,5 мм. Однако в [2] неверно указано, что с такой же
Наука итехника, № 5, 2012
точностью должны позиционироваться высотные координаты Н и эллипсоидальные хорды D. В действительности согласно теории погрешностей измерений названные координаты необходимо определять точнее в -72 раз, т. е. ДНдоп = = 3,5 мм, ^доп = 1,8 мм, но достигнуть столь высокой точности позиционирования невозможно за счет использования GPS-аппаратуры.
Если придерживаться условий приема радиосигналов на опорных и определяемых пунктах согласно [2], то погрешности спутникового определения вертикальных и горизонтальных сдвижений знаков будут равны:
ДН = 5 л/2 = 7,0 мм; ^ = 2,5 -J2 = 3,5 мм. (4)
Сопоставление оценки по формуле (4) погрешностей спутникового количественного мониторинга сдвижений точек с величинами расчетных погрешностей нивелирных работ показывает, что требуемая точность определения вертикальных перемещений точек на подрабатываемой территории обеспечивается нивелированием класса III-С при ограничении длины ходов относительно устойчивых пунктов до 1,5-2,0 км.
Актуальность геодезического контроля геодинамических процессов в зонах их локализаций, например в Солигорском горнопромышленном районе, вытекает, в частности, из [2], где приведены результаты дистанционного мониторинга изменений рельефа в качественном выражении последствий техногенных процессов. Выявленные признаки поверхностной и приповерхностной деформационной нестабильности четвертичных отложений нуждаются в конкретном геомеханическом анализе, положения которого содержатся в [3], и в результатах геодезических наблюдений за фактическими величинами изучаемых процессов.
Системы геодезических пунктов для измерения сдвижений земной поверхности и деформаций инженерных сооружений на проблемных территориях следует создавать, придерживаясь известной схемы «от основной опорной сети к целевым локальным и частным». Пункты основной опорной сети геодинамического полигона следует размещать за пределами изучае-
мой территории, их координаты необходимо определять с достижимо высокой точностью спутниковым позиционированием относительно минимум двух базовых пунктов, расположенных вне зоны техногенных деформаций. Количество пунктов целевой локальной и частной геодезических сетей и расстояния между ними определяется задачами геодезического мониторинга геомеханических процессов. Применительно к геодинамическим полигонам на подрабатываемых территориях схемы размещения пунктов и методы измерения их координат должны разрабатываться с учетом сведений, изложенных в [3].
Локальные наблюдательные геодезические сети в задачах геомеханики могут основываться на сочетании спутниковых и инструментальных методов повторных определений планового и высотного положений пунктов. Выбор метода измерений осадки локальной территории должен учитывать минимизацию финансовых затрат и труда на повторные измерения с заданной периодичностью при обеспечении достаточной точности результатов.
Частные геодезические сети создаются для определения величин осадки, сдвигов, прогибов и крена инженерных сооружений относительно опорных пунктов, принимаемых за неподвижные (но последнее может требовать проверки).
Вдоль водохранилищ инструментальное слежение за устойчивостью берегов и прибрежных объектов можно выполнять с помощью высокоточного электронного тахеометра типа ТСЯУ303. Погрешность определения координат точек в плане оценивается по формуле
тв = ^(О/р")2т + ш20 + тфикс, (5)
где В - дальность; р" = 206265; та - погрешность измерения дирекционного угла; тэ - погрешность дальности по светодальномеру; тфикс - погрешность фиксации искомой точки.
При В = 100 м; та = 6"; тэ = 2 мм; тфикс = = 1 мм ожидаемая погрешность определения местоположения точки «3 мм, а величины ее
планового смещения АВ « 3 л/2 к 4 мм.
■■ Наука итехника, № 5, 2012
В Ы В О Д Ы
Рациональная методика геодезического мониторинга техногенных деформаций земной поверхности должна базироваться на сочетании спутниковых и нивелирных методов измерения перемещений реперных точек. Геометрическое нивелирование рекомендуется на закрытой местности; тригонометрическое нивелирование при помощи электронных тахеометров рационально на открытой местности. Спутниковое нивелирование приемлемо для создания сети опорных высотных пунктов, обеспечивающих территорию мониторинга единой системой геодезических координат.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Геодезические работы в строительстве: ТКП 451.03-26-2006. - Минск: Минстройархитектуры, 2006. -66 с.
2. Мониторинг природной среды дистанционными и геодезическими методами / под ред. А. А. Ковалева, В. Н. Губина. - Минск: Институт геологических наук НАН Беларуси, 1996. - 156 с.
3. Журавков, М. А. Геомеханический мониторинг горных массивов / М. А. Журавков, О. В. Стагурова, М. А. Ковалева. - Минск: Юнипак, 2002. - 252 с.
Поступила 10.05.2012
УДК 699.82:624.2
УЛУЧШЕНИЕ СВОЙСТВ БЕТОНА НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ НОВОЙ ДОБАВКИ
Инж. ГРЕЧУХИНВ. А
Белорусский национальный технический университет
При производстве строительных работ используют подкладные плиты, которые подвергаются воздействию агрессивной среды. В итоге происходят коррозия арматуры и преждевременное разрушение бетонных плит. Одними из основных условий увеличения срока их безотказной работы являются повышение водонепроницаемости и снижение водопоглоще-ния бетона, применяемого для изготовления.
Проведенный литературный обзор показал, что для этих целей в состав бетонной смеси вводят небольшие количества уплотняющих и гидрофобизирующих неорганических и органических веществ, например бентонита, битума и др. [1-8].
На основании проведенных исследований [9] выявлена возможность применения в качестве такой гидрофобизирующе-кольматирующей добавки отработанной глины (ОГ) масляного
Наука
итехника, № 5, 2012_
производства. Она образуется при контактной очистке масел на нефтеперерабатывающих заводах и затем складируется на полигонах по хранению отходов [10]. Отработанная глина на 50-60 % состоит из бентонита и на 40-50 % -из органических веществ.
Целью проводимых исследований являлось определение влияния добавки ОГ на бетон и арматуру железобетонных конструкций.
В качестве основных предпосылок приняты следующие положения. Органическая составляющая добавки гидрофобизирует стенки пор и капилляров бетона, снижая водопоглощение, а бентонит перекрывает их сечение, повышая водонепроницаемость. Снижение проницаемости бетона замедляет скорость коррозии арматуры.
Влияние добавки ОГ на коррозию арматуры определяли по изменению массы арматуры.
