Геодезические методы измерения перемещений

Классические геодезические методы. Под геодезическими мето­дами понимают обычно совокупность приемов для измерения перемещений в исследуемых конструкциях с помощью геодезических приборов - теодо­литов и нивелиров.

Измерение вертикальных перемещений отдельных элементов со­оружений производится на основе нивелирования - либо технического, ли­бо высокоточного. Нивелирование во время испытания может производить­ся по маркам и реперам, установленным для длительных наблюдений за деформационным поведением обследуемых сооружений. При использова­нии нивелиров с приспособлением для оптического смещения линии визи­рования возможна оценка определенных перемещений сооружения с точно­стью до 0,01мм.

Измерение горизонтальных перемещений сооружений или отдель­ных элементов несущих и ограждающих конструкций производят на прак­тике с использованием теодолитов.

На практике теодолит центрируют под неподвижной точкой, вы­бранной на расстоянии 25.. .40м от сооружения в зависимости от его высо­ты. При этом на необходимых точках сооружения прикрепляют временные марки; при определении горизонтальных перемещений наиболее часто ис­пользуются 2 способа.

1. Способ измерения углов при повторных наведених теодолита на наблюдаемые марки. При этом, зная расстояние от теодолита до наблюдае­мой марки и абсолютную величину приращения измеряемых горизонталь­ных углов, находят расчетным путем линейные горизонтальные перемеще­ния наблюдаемых точек.

2. Способ так называемого "бокового" нивелирования, в котором при каждом отсчете рабочую трубу теодолита сначала наводят на наблю­даемую марку, а затем поворотом в вертикальной плоскости на 180° - на горизонтальную рейку с миллиметровой шкалой, закрепленной так, чтобы она заведомо всегда оставалась неподвижной во время испытаний. Разность последовательных отчетов, взятых по рейке, и дает искомое перемещение наблюдаемых точек в горизонтальном направлении.

Однако на практике имеют место случаи отсутствия прямой види­мости для наблюдаемых точек, что не позволяет широко использовать гео­дезические методы для глобальной оценки деформационного поведения обследуемого сооружения.

Гидростатическое нивелирование. Гидростатическое нивелиро­вание нашло широкое применение в геодезии и машиностроении при по­строении различных профилей местности и установке в проектное положе­ние оборудования различных технологических линий.

Рис.4.2.. Схема измерения вертикальных перемещений сооружений с помощью системы гидростатического нивелирования:

1- стеклянная трубка; 2 - рабочая шкала; 3 - гибкие шланги; 4 - уравнительный бак; 5 - измеряемые перемещения; 6 - базовая (нулевая) линия измерения

Этот способ основан на определении взаимного превышения про­веряемых точек на уровне стояния жидкости в сообщающихся сосудах. Схема установки показана на рис.4.2. Чувствительность метода может быть значительно повышена установкой в трубках с внутренним диаметром порядка 5 см специальных микрометрических головок, оканчивающихся специальным коническим острием. При этом уровень жидкости в рассмат-

риваемом случае определяется путем световой, либо звуковой сигнализа­ции в момент касания острия головки поверхности жидкости. Рабочие отче-гы берутся по шкале головки с точностью 0,01мм.

Отвесы.Отвесы применяют для определения взаимных горизон­тальных смещений точек сооружения, расположенных на одной вертикали. На практике различают два типа отвесов: прямой и обратный.

Конструктивная схема прямого отвеса показана на рис.4.3., а об­ратного отвеса - на рис.4.4.

Рис.4.3. Конструктивная схема прямого отвеса:

1-следуемое сооружение; 2- марка с горизонтальной шкалой;3 - отвес в сосуде с маслом;4 - кронштейн для отвеса; 5 - линейная шкала; 6 - микроскоп; 7 – струна.

Прямой отвес используют наиболее часто для определения гори­зонтальных

смещений наземных частей зданий и сооружений, возникаю­щих при неравномерных деформациях грунтовых оснований, а также от крановых горизонтальных нагрузок либо от копровых установок.

Обратный отвес используют для выноса на дневную поверхность через вертикальную шахту положения рабочей марки заложенной, напри­мер, в основании гидротехнической плотины.

Метод натянутой нити.Для точек, расположенных по прямой (в горизонтальном "створе"), перемещения, перпендикулярные перемещению створа, могут измеряться с помощью натянутой проволоки. Это целесооб­разно при отсутствии прямой видимости или при большой длине створа, т.е. в случаях, требующих переноса оптических геодезических инструмен­тов на промежуточные марки, что на практике снижает точность получае­мых результатов. На рис.2.31 показана конструктивная схема метода натя­нутой нити.

Горизонтальные перемещения, перпендикулярные направлению створа, возникающие в сооружении, определяются с точностью до 0,1мм соответственно по изменению положения поплавков относительно корпуса их ванночек. Отчеты на практике берутся по линейкам с нониусами.

а) б)

Рис.4.4. Конструктивная схема обратного отвеса: а - схема, требующая полной герметизации и большого объ­ема масла: б - усовершенствованная схема; 1- поплавок; 2- струна; 3- марка; 4- корпус; 5- рабочая жидкость; 6- отсчетное устройство

Рис. 4.5. Конструктивная схема метода натянутой нити для определения горизонтальных смещений обследуемых строительных объектов:

а - общая схема; б - схема плавающих опор;

1 - стальная проволока; 5 - ванночки;

2 - натягивающий груз; 6 - поплавок;

3 - неподвижная опора; 7 - вилка фиксатора проволоки;

4 - плавающая опора; 8 - ограждающие конструкции объекта

Рассматриваемый метод разработан для наблюдений перемещений в гидротехнических сооружениях. В ходе обследования плотин при длине

створов, например, до 600 м разброс показаний при повторных отсчетах не превышает ± 0,2мм.