15. Гравиметрические высокоточные измерения

Формирование внешнего вида Земли, т.е. ее фигуры, происходило под действием гравитационных сил. Поэтому изучение гравитационного поля Земли и его свойств имеет важное научное и практическое значение. В геодезии изучение реального гравитационного поля Земли на основе результатов наземных геодезических и гравиметрических измерений, а также методов космической геодезии.

позволяет решить основную задачу геодезии – определение фигуры Земли.

Гравитационное поле Земли характеризуется потенциалом силы тяжести , который равен сумме потенциалов притяжения и центробежной силы, т.е.

Внешнее гравитационное поле Земли изучается, исходя из следующего принципа. Выбирают уровенную поверхность некоторого правильного тела (эллипсоида), а затем определяют отступление гравитационного поля реальной Земли от гравитационного поля выбранного эллипсоида (нормального сфероида), т.е. определяют где - потенциал силы тяжести; - нормальный потенциал (тела эллипсоида), - возмущающий потенциал. Таким образом, чтобы знать , необходимо выбрать и определить .

Для выбора нормального потенциала существует несколько способов. Практически за принимают потенциал, который создает тело эллипсоида вращения (референц-эллипсоида) с массой и угловой скоростью вращения , равными массе и угловой скорости вращения Земли. Такой выбор приводит к двум важным следствиям:

1. Значение становится при этом малой величиной, что упрощает его дальнейшее практическое использование.

2. Результаты гравиметрических измерений в этом случае относятся к референц-эллипсоиду, т.е. к поверхности, которая является координатной при геодезических и астрономических измерениях. Поэтому астрономические, геодезические и гравиметрические измерения можно обрабатывать в единой системе координат.

Значение возмущающего потенциала на континентах, поверхности морей и океанов можно определить гравиметрическим методом.

Возмущающий потенциал характеризуется отступлением поля силы тяжести реальной Земли от поля силы тяжести эллипсоида . Значения силы тяжести получают на поверхности Земли из гравиметрических измерений. Значения силы тяжести на поверхности эллипсоида определяется по теореме Клеро: где .

Таким образом, возмущающий потенциал обусловлен разностью- . Эта разность называется аномалией силы тяжести. Аномалии силы тяжести определяются гравиметрическими методами.

Исходной информацией для характеристики гравитационного поля на материках астрономо-геодезическим методом являются уклонения отвесных линий и , связь которых с возмущающим потенциалом устанавливается выражениями:

Следовательно, для определения астрономо-геодезическим методом необходимо знать (выбрать) нормальный потенциал и иметь астрономические (и) и геодезические (и ) координаты пунктов, по которым можно определить уклонения отвесных линий и .

16. Геодезический мониторинг деформаций зданий и сооружений

Геодезический мониторинг подразумевает геодезические наблюдения за деформациями строящихся зданий и сооружений, а также за зданиями, находящимися в зоне влияния строительства. Целью геодезического мониторинга является своевременное выявление критичных величин деформаций, установление причин их возникновения, составление прогнозов развития деформаций, выработка и принятие мер для устранения нежелательных процессов.

Геодезические наблюдения за вертикальными смещениями (наблюдения за осадками) зданий и сооружений наиболее распространены, они представляют собой важную часть геодезического мониторинга. Чтобы организовать эти наблюдения, в основание здания по его периметру закладываются деформационные марки (осадочные марки), по которым проводится высокоточное геометрическое нивелирование, при котором используются прецизионные цифровые нивелиры. Разность высотных отметок осадочных марок, которые получены с каждого следующего цикла измерений, даёт возможность анализировать абсолютные величины деформаций и скорости их изменений. Чтобы выяснить полную картину состояния исследуемого объекта в целом, в одно и то же время с наблюдениями просадки его основания производится геодезический мониторинг трещин фасадов зданий.

Отметим, что трещины зданий снижают общую жёсткость зданий, стены могут даже оказаться разбитыми на отдельные, не связанные друг с другом блоки. Как результат - здание становится аварийным, фасады требуют ремонта с усилением металлоконструкциями, перекладки и воссоздания участков, на которых возникли проблемы.

В состав работ при геодезическом мониторинга часто входят геодезические измерения горизонтальных смещений (кренов, сдвигов), эти измерения производятся в основном на территориях, где геологические условия потенциально опасны, или для сооружений башенного типа. При этом для измерений применяются геодезические высокоточные роботизированные станции.

По результатам наблюдений за деформациями зданий и сооружений делается техническое заключение о состоянии и прогнозе развития выявленных деформаций, разрабатываются рекомендации по ведению соответствующих мероприятий, предотвращающих вредные следствия критических деформаций.