авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Разработка метода определения поверхности скольжения оползня по данным геодезического мониторинга

-- [ Страница 2 ] --

где - превышения на ПСО между соответствующими точками хода; - невязка трёхстороннего полигона; – допустимая высотная невязка.

  Схема вытянутого хода из пяти пунктов, включающего три трёхсторонних-90

Рисунок 3 – Схема вытянутого хода из пяти пунктов, включающего три трёхсторонних полигона

Преобладание в ходе невязок одного знака указывает на присутствие в сумме превышений монотонно изменяющейся систематической погрешности . Если исключены грубые погрешности измерений, что обеспечивается на этапе предварительной обработки векторов смещений (глава 4), то недопустимая невязка сигнализирует о наличие в сумме превышений переменной систематической погрешности исходной теоретической модели ПСО.

Анализ данных мониторинга крупного оползня, расположенного в Коломенском музее-заповеднике г. Москвы, показывает, что размер систематической погрешности превышения существенно зависит от расположения пунктов на склоне и максимален в местах резких перегибов ПСО.

Ниже представлены формулы для расчёта монотонной и переменной составляющих систематической погрешности в ходе, выведенные для случая расположения пунктов на одном профиле (рисунок 3):

, (13)

, (14)

где – невязки перекрывающихся трёхсторонних полигонов, входящих в профиль (на рис. 3 полигоны: 1-2-3-1, 2-3-4-2, 3-4-5-3); >0 – часть невязки , превышающая в допуск ; N – общее количество невязок.

Сравнение количественных оценок монотонной и переменной составляющих систематической погрешности позволяет выбрать оптимальный способ обработки данных динамического нивелирования (глава 4).

Для уменьшения влияния систематической погрешности моделирования ПСО рекомендуется:

– создавать деформационные оползневые сети профильной структуры;

– ограничивать максимальные расстояния между смежными деформационными пунктами 20 метрами;

–сгущать профили в местах резких перегибов ПСО, где >;

– оптимизировать теоретические модели ПСО (см. главу 4).

Приведём итоги анализа других факторов, приводящих к методическим погрешностям динамического нивелирования:

• Представление об оползневом теле, как о абсолютно твёрдом (не изменяющем размер и форму) является упрощением, справедливым только для медленных смещений и небольших интервалов времени. Лучше удовлетворяют этому требованию блоковые оползни, хуже – вязкопластические. Поэтому метод динамического нивелирования рекомендуется для изучения ПСО типичных блоковых оползней (сдвига, выдавливания) при постановке регулярных наблюдений.

• В теории метода предполагается, что движение оползневого тела происходит по одной поверхности скольжения. В реальности это условие может не выполняться (многоярусность). В работе даны методические рекомендации для динамического нивелирования в случае присутствия на оползневом теле вторичных оползней: способ обнаружения по результатам мониторинга вторичных оползней, геометрическая схема обхода видимых оплывин, дифференциация зарегистрированных смещений на смещения по ПСО первого и второго порядков, комплексирование динамического нивелирования с другими методами изучения ПСО.

• О форме ПСО мы судим по измеренным смещениям деформационных пунктов, отождествляемых с телом оползня. Однако в зарегистрированном смещении пункта присутствует составляющая, прямо не связанная с движением оползня.

На центр деформационного пункта оказывают влияние множество негативных периодических и разовых факторов, способствующих его нестабильности (неустойчивости относительно оползневого тела). В работе установлено, что сезонное смещение типичного деформационного пункта по высоте составляет первые миллиметры, превышая погрешности высокоточного нивелирования. Показано, что внезапное изменение координат и высот пунктов является достаточно распространённым явлением, требующим разработки алгоритмов фильтрации данных от нестабильных деформационных пунктов. Даны рекомендации по закладке деформационных оползневых пунктов, обеспечивающие их максимальную представительность, сохранность и удобство использования.

В четвёртой главе «Приёмы обработки данных динамического нивелирования» рассмотрены способы вычислительной обработки данных, уменьшающие влияние погрешностей на результаты динамического нивелирования.

Ранее установлено, что достоверность рассматриваемого метода во многом зависит от качества определения смещений. Грубая погрешность, допущенная на одном пункте, искажает все последующие по ходу высоты.

Чтобы при обработке не допустить грубую погрешность, необходимо иметь контроль превышений на ПСО по невязкам в ходах и контроль входных данных. Первое обеспечивается, как правило, комплексированием динамического нивелирования с другими методами исследований, дающими дополнительную информацию о ПСО. Второе подразумевает обязательную процедуру предварительной обработки данных геодезического мониторинга (предобработки).

Предобработка опирается на представление о прямолинейном характере движения деформационных пунктов. Используя это условие можно проверить пригодность каждого пункта для динамического нивелирования и уточнить полученные при мониторинге смещения. При этом число циклов наблюдений должно быть не менее трёх.

Предобработка измеренных смещений пункта включает следующие этапы:

  1. Корреляционный анализ плановых смещений , , а также полных плановых и высотных смещений .

Прямолинейный характер движения должен подтверждаться высокими линейными корреляциями и (или) . Низкий коэффициент корреляции (меньше 0,5) может объясняться недостаточной точностью определения одного из параметров корреляции или её отсутствием. Если обеих корреляций не установлено, то пункт исключается из дальнейшей обработки.

  1. Определение вероятнейших значений дирекционного угла и угла наклона вектора смещения с помощью уравнения регрессии.

Рассчитываем коэффициенты при уравнениях линейной регрессии , и их погрешности , :

; , (15)

; , (16)

где , – вероятнейшие значения дирекционного угла и угла наклона вектора смещения; , – коэффициенты линейной корреляции между смещениями; – СКО ряда соответствующих смещений.

Найденные параметры используются для расчёта превышений и оценки точности динамического нивелирования.

  1. Регрессионная оценка точности векторов смещений применяется при необходимости проведения независимой оценки точности геодезической информации, полученной из полевых измерений.

а) Регрессионная оценка плановых координат пункта проводится по отклонениям фактической траектории движения пункта от линейного тренда. Приняв (круговая область погрешностей – рисунок 4), получим:

, (17)

где – СКП регрессии (оценка плановых координат); – отклонения ординат от линии тренда; – румб вектора смещения; – число циклов наблюдений.

  К расчёту СКП плановых координат по отклонениям от линейной регрессии -129

Рисунок 4 – К расчёту СКП плановых координат по отклонениям от линейной регрессии

Регрессионная погрешность координат не идентична погрешности , полученной из уравнивания. Они соотносятся следующим образом:

, (18)

где – СКП определения положения оползня, вызванная нестабильностью направления смещения пункта в горизонтальной плоскости.

б) Регрессионная оценка точности высотных измерений для каждого пункта проводится по данным его плановых и высотных смещений. Так как точность определения смещения в плане и по высоте может существенно различаться, то область погрешностей ограничена эллипсом с полуосями: – СКП планового смещения, и – СКП высоты (рисунок 5).

  К расчёту СКП высот по отклонениям от линейной регрессии По аналогии с-136

Рисунок 5 – К расчёту СКП высот по отклонениям от линейной регрессии

По аналогии с (17), рассчитаем характеристику разброса результатов относительно тренда, моделирующего траекторию движения пункта:

, (19)

где – СКП регрессии; – отклонения по высоте от линии тренда (рисунок 5); – наклон вектора смещения; – количество циклов наблюдений.

СКП высоты получим из канонического уравнения эллипса:

. (20)

Далее по формуле (18), заменив индексы X,Y на Z, можно найти нестабильность направления смещения пункта в вертикальной плоскости .

Анализ экспериментальных данных, собранных автором в Коломенском музее-заповеднике, показывает, что «шумовая» компонента движения пункта в горизонтальной плоскости в большинстве случаев пренебрежимо мала. В тоже время высотные статистические оценки заметно отличались от точности нивелирования . Несмотря на качественную закладку, сезонная «шумовая» компонента движения пунктов по вертикали составила 1–2 мм.

Таким образом, опытные данные показывают, что в расчётах по формулам (7), (10), (11) погрешности смещений и, особенно, следует выражать через регрессионные оценки координат пунктов и , полнее характеризующие точность определения смещений оползня.

Далее в работе излагаются два способа обработки профильных сетей, позволяющие уменьшить систематическую погрешность динамического нивелирования , вызванную несовершенством кусочно-круговой и кусочно-параболической моделей ПСО.

Первый регрессионный способ предполагает выбор математической модели линии скольжения в процессе статистической обработки всего ряда данных. Общий вид модели находится при условии максимального приближения её к обрабатываемому ряду данных и соответствия модели типу оползня.

Задача решается в два этапа. Сначала находится статистическая зависимость уклона линии скольжения в точке от её местоположения на профиле . Потом уравнение регрессии интегрируется по аргументу S для расчёта высот отдельных точек. В итоге получаем массив высот вспомогательных точек профиля, который можно представить в виде таблицы или графика.

Регрессионный способ можно рекомендовать для моделирования линий скольжения типичных оползней выдавливания, имеющих правильную форму (парабола, клотоида и т.п.) при большой плотности оползневой сети. У таких оползней преобладают монотонные погрешности: .

Второй сплайн-способ вычисления высот следует применять в том случае, если в невязках превалируют переменные систематические погрешности (сложная ПСО с резкими перегибами). Тогда для интерполяции уклонов целесообразно применение кубических сплайнов , заданных на каждом интервале области определения отдельной формулой. Графически такой сплайн представляет собой кривую с плавно изменяющейся кривизной. Для вычисления высот вспомогательных точек профиля полученный сплайн интегрируют по аргументу S.

Моделирование ПСО с помощью сплайнов является наиболее универсальным способом обработки данных динамического нивелирования.

В пятой главе «Разработка методики динамического нивелирования» создаётся алгоритм динамического нивелирования с достаточной для практики точностью определения высот ПСО и проводится апробация методики.

Структурная схема методики представлена в таблице 1.

Приведём основные положения методики динамического нивелирования, согласованные с ГОСТ Р 8.563-2009 ГСИ. Методики (методы) измерений.

Область применения – изучение высот ПСО глубоких (до 50 метров) одноярусных оползней сдвига и выдавливания, находящихся в стадии подготовки основных смещений или повторных смещений (скорость 0,1–1 метр в год), путём продолжительного (1 год и более) геодезического мониторинга.

СКП определения высот ПСО:

– до 1 метра (при пересечении профилями только верхних границ оползня);

– до 0,5 метра (профили пересекают нижние и верхние границы оползня).

Геодезическая сеть – в процессе проектирования предпочтение следует отдавать профильной структуре сети с преобладанием продольных створов.

Количество продольных профилей определяется из расчёта один профиль на 100–150 м ширины оползня. Продольные профили не рекомендуется размещать ближе 20 м к бортам оползня. Расстояния между пунктами продольных профилей: в головной части оползня и зоне выдавливания – 5-10 м, в зоне выноса – до 20 м. В продольные профили желательно включать инклинометрические скважины.

Опорные пункты располагаются по периметру оползневого массива. Требования к закладке опорных и деформационных пунктов определены в Своде правил по инженерно-геодезическим изысканиям для строительства.

Периодичность и продолжительность мониторинга – зависит от скорости движения оползня. Рекомендуемая продолжительность не меньше 1 года, при этом за время мониторинга зарегистрированное смещение должно превысить 0,1 м. Общее количество циклов должно быть не меньше четырёх.

Точность измерений – при медленных смещениях (около 0,1 м в год) должна обеспечивать определение плановых координат с погрешностью до
5 мм, высот – до 1 мм.

Направление максимального наклона ПСО, соответствующее направлению падению мезорельефа оползня, определяется по топографическому плану с максимально возможной точностью.

Алгоритм обработки данных – зависит от плотности пунктов и конфигурации деформационной сети. В основных этапах он представлен в таблице 1 (графы 3–7). Процедура включает априорную оценку точности динамического нивелирования (при необходимости), контроль измеренных смещений, расчёт высот ПСО, уравнивание высот (при наличии избыточных данных), контроль и апостериорную оценку точности результатов.

В конце главы проводится апробация методики динамического нивелирования в части обработки результатов мониторинга. Объектом исследования послужил оползень выдавливания, расположенный в районе Хорошёвского спрямления реки Москвы. Деформационная сеть на объекте включает 6 продольных профилей, из которых 4 пересекают тело активного оползня. Средний шаг профиля 13 м, полное смещение оползня за время наблюдений 0,1 м, число контрольных инклинометрических скважин – 5 шт.

На рисунке 6 представлен графический результат динамического нивелирования – план ПСО с горизонталями. СКП определения высот ПСО, рассчитанная по формуле (7), составила 1,6 м.

Контроль динамического нивелирования проводился по отклонениям найденных высот от данных скважинной инклинометрии. Расхождения в высотах точек, полученных двумя методами, не превысили 2 метров, что лежит в пределах допустимого расхождения, рассчитанного с использованием формулы (7).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ниже приведены основные итоги диссертационного исследования.

1. Проведённый анализ состояния дел при инженерных изысканиях опасных склоновых процессов выявил актуальность разработки метода исследования геометрии ПСО на основе геодезического мониторинга.

2. Показано, что главным препятствием на пути изучения ПСО по векторам смещений деформационных пунктов является недостаточная теоретическая проработка метода и, как следствие, отсутствие аттестованных методик выполнения измерений.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.