Конспект_лекций__4_курс_по_Прик._геод._ч2

Классификация оползней

1)Оползни-обвалы. Это нарушение больших массивов горных пород, возникающее внезапно под действием грунтовых вод и влияния силы тяжести в результате подсечки откосов, выемок.грунта. Обрушения сопровождаются вращением массивов грунта вокруг их центра тяжести, опрокидыванием и дроблением сорвавшихся масс. (Примеры: а) в 1964 г. в до-

лине реки Зеравшан в Таджикистане, б) на водохранилище Вайонт в Ита-

лии в 1963 г. – 300 мл. м3).

2)Оползни-сплавы. Они возникают под влиянием ливневых, снеговых или хозяйственных вод. Эти воды поступают в тело оползня, переувлажняют его и выводят из равновесия, в результате чего движение оползня периодически усиливается. Для этих оползней характерны глубокие трещины, разбивающие тело на отдельные части.

3)Оползни пластические. Они представляют собой незначительные перемещения масс грунта на склонах, когда нет четкой разграниченной зоны смещения и ползучесть возникает только от увлажнения грунта поверхностными водами. (Пример – правительственные дачи в Крыму)

4)Селевые выносы. Это грязекаменные потоки из мелкообломочного материала возникающие в русле водотока. (Пример – на реке Алмаатинке в Медео, устранение – создание первой в мире плотины взрывным способом по проекту Лаврентьева)

Образованию и развитию оползней способствуют природные и техноген-

ные факторы.

Природные факторы – изрезанность рельефа, крутизна склонов, чередование твердых пород с мягкими глинами, тектонические нарушения, сейсмические толчки, большое количество выпавших осадков, наличие нескольких водоносных горизонтов, большие скорости подземных вод на склонах и т.п.

Техногенные факторы – лишение естественной или искусственной опоры земляных масс, расположенных на наклонном плотном слое; подрезка склонов дорожными выемками, рытье канав, котлованов, карьеров; возведение искусственных сооружений на поверхности оползня; изменение физического состояния грунта искусственным замораживанием или оттаиванием; создание искусственных водоемов; динамические воздействия машин, поездов и т.п.

В районах активных оползней с активной хозяйственной деятельностью создаются оползневые станции. В их состав как правило входят геодезисты, геологи и гидрологи.

Совместными усилиями они решают следующие задачи:

1.Картирование в масштабе 1:5000 всего района, изучаемого оползневой станцией, а также картирование в масштабах 1:500 - 1:2000 отдельных оползней с составлением геологических разрезов.

2.Установление границ активных оползней, скоростей их движения.

3.Изучение причин и закономерностей образования, развития и прекращения оползневого процесса.

71

4. Разработка методов прогноза оползневой деятельности.

Роль геодезических наблюдений – обнаружение и систематическое определение направления, скорости и характера движения оползней. Для этого на активных оползнях измеряют и картируют трещины, ставят маяки на сооружениях, измеряют деформации сооружений.

Так как величины перемещений и скорости движений оползней широко варьируются (от нескольких миллиметров до сотен метров в год), то и точность и периодичность измерений могут назначаться в весьма широких пределахю Как правило, точность и цикличность измерений сначала назначают при обследовании района оползней, визуального определения нарущений грунта, сооружений, используют опросы жителей и т.п. В дальнейшем, при получении первичных материалов наблюдений, точность и цикличность может меняться.

Влюбом случае выбор исходных и контрольных знаков для измерения величин движений оползня будет зависеть от ожидаемых (первично назначенных) точности и периодичности измерений.

Исходные (опорные) знаки закладывают вне зоны оползня, различной конструкции, но с якорем, расположенным ниже глубины промерзания. В качестве опорных пунктов используют имеющиеся в данном районе реперы и знаки высотных и плановых сетей и только в случаях необходимости их сгущают.

Вкачестве контролируемых высотных и плановых знаков и реперов (оползневых марок), расположенных на теле оползня, используют как геодезические центры и знаки (при точных работах), так и местные предметы (валуны, постройки, деревья и др.).

Лекция 15

Методы и средства измерения параметров оползней.

Геодезические наблюдения за смещениями оползней выполняют следующими методами:

1.Продольных и поперечных створов (в случае знания направления смещения оползня). К ним относятся – способ линейных промеров по прямой линии между знаками, установленными вдоль движения оползня; створные измерения поперечных смещений оползневых точек относительно линии, закрепленной перпендикулярно к направлению движения оползня; способ направлений, заключающийся в определении отклонения оползневой точки по изменению направления визирного луча с опорного пункта на оползневой знак.

2.Плановые методы, которые в сочетании с высотными методами дают полную картину смещения оползневых точек в пространстве. К ним от-

72

носятся – способ полярных координат, способ прямой и обратной угловой засечки с измерением расстояний или углов между опорными и оползневыми знаками, способ триангуляции, полигонометрии, линейноугловых сетей.

3.Пространственные методы. К ним относятся наземная стереофотограмметрическая съемка, а также для больших площадей используют материалы аэро- и космических съемок. В последнее время все большее распространение получили спутниковые методы измерений, позволяющие быстро и с высокой точностью выполнять измерения плановых координат и высот оползневых точек в различных режимах. Обработка материалов спутниковых измерений также хорошо автоматизирована. В связи с

развитием технологий лазерного сканирования возможна также замена традиционных методов измерений на современные.

Однако при выборе методов измерений нельзя забывать об принципе оптимизации инженерно-геодезических работ. Выбирать необходимо те методы измерений и обработки результатов, которые обеспечивают не только заданную точность, скорость и полноту движений оползня, но и экономическую выгоду.

β

ql

l

Лекция 16

Применение фотограмметрии в инженерном деле.

Технологии фотограмметрических съемок вами изучались на специальных дисциплинах. В настоящем курсе прикладной геодезии мы остановимся только на возможностях и целесообразности применения наземной фотограмметрии в инженерном деле.

Для того, чтобы выбрать для инженерно-геодезических работ тот или иной метод измерений необходимо в первую очередь знать такие показатели как: точность получения координат, затрата времени на съемочные работы и обработку материалов, стоимость и наличие необходимых приборов. Иными словами необходимо применить принцип оптимизации при проектировании и выполнении работ. Рассмотрим применение фотограмметрических методов с этих позиций.

73

Фотограмметрия – наука изучающая методы пространственного положения объектов по их фотоснимкам.

Фотограмметрические методы измерений имеют ряд преимуществ перед геодезическими при определении координат большого количества точек и исследовании “недоступных” объектов. Кроме того фотограмметрические методы часто являются единственными при исследовании различных динамических процессов и дают возможность фиксации пространственного положения большого количества точек в один физический момент.

В инженерной фотограмметрии применяют фотограмметрический метод, когда для измерительных целей используют независимо одиночные снимки, и стереофотограмметрический метод, когда задача решается по результатам измерений стереопары.

Фотограмметрический метод используют в тех случаях, когда необходимо определить положение точек сооружений в одной плоскости, параллельно которой обычно устанавливается плоскость снимка. Съемку выполняют с одной фотостанции, если объект фотографируют несколько раз (для изучения деформаций), то такую съемку называют съемкой с нулевым базисом.

Стереофотограмметрический метод используют в тех случаях, когда не-

обходимо определить пространственное положение точек сооружения по осям X,Y,Ź. В этом случае съемку выполняют с двух точек, расстояние между которыми называют базисом фотографирования.

Из фотограмметрии известно, что точность определения пространственных координат точек объекта зависит в основном от величины базиса и расположения определяемых точек относительно фотостанций, параметров фотокамеры, погрешностей измерений снимков, геометрических искажений изображения, погрешностей определения элементов внутреннего и

внешнего ориентирования снимков, способа обработки результатов измерений и т.д.

При СКП измерения координат и смещений стереокомпаратором на снимке m = 0.01 мм и широко известных фототеодолитов реальная относительная точность получения координат точек на местности составляет 1:5000 – 1: 10 000 от отстояния, не считая точности исходной геодезической основы. Исходя из этого, а также зная требуемые точности измерения геометрических параметров объекта и условия измерений и стоимость стереокомпаратора и фототеодолита решают задачу целесообразности применения метода.

Преимущества:

1)большая оперативность, позволяющая применять фототеодолитную съемку при изучении быстрых процессов;

2)документальность и богатство информационным содержанием материалов;

3)возможность рационального сочетания с другими видами съемок

4)возможность эффективного использования материалов для различных

видов изысканий и проектирования. Недостатки:

1)ограниченность его применения горными условиями рельефа;

2)зависимость выбора масштаба съемки от отстояний фотографирования

74

3)возможность возникновения “мертвых пространств”;

4)дороговизна оборудования.

Деформации сооружений и конструкций с успехом могут быть измерены методом наземной фотограмметрической съемки, который имеет то преимущество, что смещения большого числа исследуемых точек определяются одновременно вдоль двух или трех координатных осей и, кроме того, имеется возможность в любое время документально проверить результаты наблюдений путем повторных измерений фотоснимков.

В этом методе наблюдаемое сооружение маркируют и фотографируют в начальный период и затем – периодически через установленный промежуток времени, причем местоположение и точное ориентирование фотокамеры при всех этих съемках остаются неизменными.

Наземная фотограмметрическая съемка применяется:

1)испытания сооружений и конструкций на моделях малого масштаба (модели вантового покрытия ТЮЗа г. Новосибирска в институте Сибзнииэп);

2)изучения течений водной поверхности при проработке проектов гидротехнических сооружений (в институте Гидропроект исследовали течения акватории Финского залива с регулирующими защитными дамбами для предохранения Ленинграда от наводнений);

3)изучения деформаций и проектирования ремонтных работ плотин из бутовой кладки (Франция около 20 плотин);

4)изучения деформаций гиперболических градирен (тонкостенные объемные сооружения с четкой геометрией);

5)изучение колебаний высотных сооружений (радиорелейных вышек, телебашен и др. объектов, когда скорости их колебаний не позволяют применить геодезические методы измерений);

6)при испытаниях счалки космических кораблей в наземных условиях.

Трехмерные лазерные сканеры типа CYRAX 2500, по точности и возможно-

стям близки к наземным фотограмметрическим методам измерений. Они позволяют очень быстро (1000 точек в секунду) произвести съемку интересующего объекта с большой плотностью точек. Такой сканер соединен с портативным компьютером, позволяющем записывать и обрабатывать всю информацию о снятом объекте. Не смотря на сравнительно невысокую точность (5-6 мм при дальностях 50 м), подобные сканеры могут применяться для контроля деформаций объектов, находящихся в аварийном состоянии, когда необходимо принимать срочно решение об их судьбе. Сканер может быть также использован при контроле деформаций объектов, для которых его точностные возможности соответствуют точностным требованиям контроля параметров.

Применение таких комплексов в России пока только началось и круг решаемых с помощью их вопросов пока находится в стадии изучения.

75

Следует помнить, что применение наземной фотограмметрии и лазерных сканирующих устройств сильно сдерживается дороговизной применяемой аппаратуры. Экономически их применение может быть выгодно только при больших объемах работ и наборе подготовленных специалистов. За рубежом это единичные фирмы, обслуживающие многоразовые работы.

Лекции 1 и 2 часть составлены на основе монографии Б.Н. Жукова «Геодезический контроль сооружений и оборудования промышленных предприятий»: Монография. – Новосибирск:

СГГА, 2003. – 356 с

76