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 |   ...   | 6 | 7 ||

Геоэкологические проблемы оползнеопасных территорий и их решение с использованием геодезических методов

-- [ Страница 8 ] --

местом - гр.рп.13. Обработка угловых измерений в линейно-угловой сети вначале выполнялась как в триангуляции, а обработка линейных измерений - как в трилатерации. В результате предварительной обработки этой же сети, как сети трилатерации, вычислены все углы треугольников по длинам их сторон. Расхождения вычисленных и измеренных углов не превосходят величин средних квадратических ошибок их разностей при максимальной погрешности линейных измерений mS =5 мм. По результатам уравнивания получены следующие точностные характеристики: средняя квадратическая ошибка измерения угла по формуле Ферреро- m =4,02"; средняя квадратическая ошибка единицы веса (направления)- = 2,36"; максимальная средняя квадратическая ошибка стороны mS = 5,1 мм. Из результатов анализа и уравнивания линейно-угловой сети следует, что угловые и линейные измерения для данного класса используемых приборов и геометрии геодезической сети не содержат грубых ошибок. Результаты уравнивания показали, что расхождения координат х и у, определенных разными способами для идентичных реперов не превышают погрешностей их определения. В табл.6 для примера приведены средние квадратические погрешности mх, mу, mху определения координат и положения пунктов по результатам уравнивания только линейно-угловой сети, вычисленные специальной программой "АРМИГ-РС" по формулам:

= ; = ; = ,

где - ошибка единицы веса, характеризующая качество выполненных измерений; ,-диагональные элементы весовой матрицы, характеризующей геометрию сети.

Таблица 6.

Результаты уравнивания линейно-угловой сети

№№ пунктов Способ уравнивания Усл. корд., Х, м. х Усл. корд.,У, м. у mх, мм mу, мм mху,мм
7 Лин.-угл. сеть 451,416 5 287,069 3 4,0 1,8 4,4
8 Лин.-угл. сеть 462,018 4 462,964 7 4,4 4,6 6,4
55 Лин.-угл. сеть 507,206 5 197,172 5 5,5 4,0 6,8
6 Лин.-угл. сеть 525,435 6 111,518 9 6,4 6,4 9,1
14 Лин.-угл. сеть 574,396 8 140,713 8 8,1 5,8 10,0
13 Лин.-угл. сеть 584,217 10 104,188 11 8,6 7,1 11,2
Число направлений-34, измеренных сторон – 19, всех измерений – 53, необходимых измерений – 14, избыточных измерений-39.

Установим теперь интервал, в пределах которого возможно изменение значений координат. Согласно интервальной оценке точности для истинных значений координат Х, У запишем

х - t mх <Х< х + t mх

у - t mу <У< у + t mу

где коэффициент t выбирают из таблиц распределения Стьюдента. Для числа степеней свободы в данной сети r=39 и доверительной вероятности Р = 0.95 он равен t =2,0. Тогда для наиболее слабого места сети - гр.рп 13- при mх =8,6 мм, mу =7,1 мм (табл.6) будем иметь

х-17,2 мм < Х <х +17,2 мм,

у-14,2 мм < У <у +14,2 мм.

Отсюда следует вывод, что координаты пункта сети гр.рп.13 от цикла к циклу могут изменяться в пределах 25 - 30 мм., а предельное значение средней квадратической ошибки положения пункта сети при mху=11,2мм равно mпред=t·mху=2·11,2 мм=22,4 мм. То есть с доверительной вероятностью Р=0,95 следует ожидать попадания пункта при нанесении его на план по координатам, вычисленным в разных циклах наблюдений, в окружность погрешностей со средним радиусом R= t mху = 2,2 см., иначе говоря, наибольший интервал, внутри которого вектор смещения репера можно считать случайным, зависящим только от погрешностей определения координат пунктов сети определяется границами от -22 мм до + 22 мм. с доверительной вероятностью Р=0,95, а при Р=0,997 определяется соответственно границами от –33,6 мм до + 33,6 мм. Если при этом учесть, что реальная величина векторов перемещения в плане большинства реперов мала, то фиксируется резкое изменение направления смещения (до 180 градусов), что и наблюдается на практике по результатам традиционных измерений.

Полагая точность измерений в разных циклах примерно одинаковой, нетрудно доказать, что точность определения абсолютной величины вектора планового смещения репера и его направления в геодезической сети одинаковы во всех циклах. В связи с тем, что координаты грунтовых реперов искажены неизбежными погрешностями измерений, то определение величины и направления плановых смещений реперов по результатам наблюдений в соседних циклах при их небольших абсолютных значениях будет недостоверным. Это связано с тем, что в результате таких вычислений при отсутствии явных перемещений, последние будут находиться в пределах окружности погрешностей определения положения пункта сети. Поэтому если величина смещения репера меньше двойной погрешности определения положения пункта сети или незначительно превышает ее, то делать заключение о наличии смещения репера по незначительному изменению координат в двух смежных циклах нельзя. По этой же причине нельзя за начало вектора смещения репера принимать координаты, полученные только по результатам первого цикла наблюдений, так как нет никаких оснований считать первое измерение безошибочным.

В связи с этим в диссертации для выявления действительных смещений реперов была разработана специальная методика, позволяющая выделить реальные перемещения реперов и отделить погрешности измерений от смещений реперов, используя центральные координаты Хi*=Xi-X0 ; Уi*=Уi-У0., где координаты центра тяжести совокупности измеренных положений пункта в циклах наблюдений определяются по формулам

; (9)

По этим координатам и строятся графики изменения положения реперов с началом координат в точке (Х0,У0). На графики накладываются окружности погрешностей с радиусами R= t mху= 2 mху, вычисленные для каждого пункта сети. Если все точки последовательно попадают в окружность погрешностей, то нет оснований предполагать плановые смещения реперов, поэтому выбирается их центр тяжести (распределения), который и принимается за начало вектора смещения репера. Относительно этого центра тяжести и определяется явное смещение положения реперов по отношению к другим циклам наблюдений, если величина смещения превышает R= 2 mху, в противном случае нет оснований предполагать плановые смещения реперов и координаты из таких циклов используются для уточнения реального положения пункта. Для примера на рис.9 приведены результаты анализа горизонтальных перемещений гр.рп.7 и 13 линейно-угловой сети, созданной на оползневом склоне в мкр. «Солнечный» г.Томска как по условным координатам, так и по центральным, то есть приведенным к центру распределения координат репера.

Дальнейшие исследования автора данной диссертации позволили на основе анализа изменения пространственного положения центра тяжести совокупности измеренных положений пункта в циклах наблюдений разработать и впервые применить на практике новую методику выявления тренда на базе спутниковых измерений медленных смещений грунтовых реперов. Данная методика позволяет оценить случайные погрешности измерений и влияние геометрии опорной геодезической сети на точность определения величины и направления смещения грунтовых реперов и выявить реальные деформации сети. Достоверность результатов исследований подтверждается практической реализацией предложенных методов и моделей при обосновании и практической реализации системы геодезического обеспечения геоэкологического мониторинга оползневых процессов на территории г. Томска.

Рис.9. Схема плановых перемещений гр. рп. 7 и 13 по условным и центральным координатам.

Таким образом точность определения векторов смещения реперов традиционными методами путем использования метода триангуляции или линейно-угловых построений зависит от точности определения их координат, которая в свою очередь в существенной мере зависит от геометрии геодезической сети, расположения опорных пунктов в сети и их неподвижности и согласно табл. 6 изменяется от 8,8 мм до 22,4 мм, что не позволяет получить надежных выводов о перемещении грунтового массива в непосредственной близости от жилых домов классическими методами геодезии.

В связи с этим с мая 1997г. для наблюдений за оползневыми процессами в мкр. «Солнечный» нами были использованы спутниковые методы наблюдений с использованием GPS-приемников. В результате проведения реальных наблюдений установлено, что для пункта с геодезическими координатами В =56°30' и L = 85° четыре геодезических спутника можно наблюдать практически в течение всего дня с необходимой точностью. Число видимых ИСЗ в процессе полевых работ колебалось от 8 до 11 на весь период наблюдений в течении дня и обеспечило надежную геометрическую связь между базовыми станциями и определяемыми пунктами. Фактическое значение показателя геометрической точности сети спутников РDOP во время наблюдений с 9 до 17 часов дня колебалось от 1 до 2, и только после 17 часов, когда число видимых спутников уменьшается до 4-5, геометрическая характеристика сети спутников PDOP становится больше 5.Поэтому все наблюдения планировались с 9 до 17 ч.

Полевые измерения проводились с помощью комплекта спутниковых приемников Legacy-E, (L1+L2), фирмы «JAVAD POSITIONING SYSTEMS» (США), технические характеристики которых позволяют определять плановое положение пунктов на земной поверхности с точностью 1-2 мм и высотное положение с точностью 2-3 мм. при отсутствии помех. Работы на наблюдаемом пункте включали центрирование антенны приемника над определяемым пунктом с помощью оптического отвеса (средняя квадратическая погрешность центрирования 0,5 мм), измерение высоты антенны (до 1 мм), ввод в память приемника значений угла отсечки (15°) и дискретности измерений (от 1до 20), контроль геометрического фактора (PDOP<2) и непосредственные наблюдения продолжительностью не менее 40-60 минут реального времени при числе спутников от 8 до 11 на каждом пункте. Анализ траекторий спутников в проекции на небесную сферу с учетом времени, координат (широта, долгота) и высоты над уровнем моря показал, что во время наблюдений основная часть спутников располагалась в южном направлении, поэтому процессу измерений не мешал высокий берег, здания, сооружения и линии электропередачи. Взаимное положение пунктов опреде­лялось в статическом режиме. Один приемник устанавливался на базовом пункте, второй — на определяемом. Относительно базовых пунктов было определено положение остальных пунктов. Математическая обработка результатов наблюдений выполнялась с помощью стандартного пакета PINNACLE. В процессе обработки координаты определяемых пунктов получены в системе WGS-84. Точность определения наклонных дальностей (длин векторов) между базовыми и определяемыми пунктами показана для примера в таблице 4.

Наблюдения посредством GPS-приемников для определения координат грунтовых реперов, заложенных на оползневом склоне мкр “Солнечный”, производились с мая 1998г. по декабрь 2004г. В качестве опорного репера, относительно которого определялись координаты всех других, принят гр.рп.15, находящийся за границами оползневого склона, а в качестве базисной линии – гр.рп.15 – гр. рп. 16. Из сравнительного анализа изменения положения реперов следует, что за период наблюдений с 1996 по 2004г. оползневые процессы развивались неравномерно. До весны 1996г. значительных подвижек грунта не зафиксировано. Однако летом и осенью 1996г. дождливая погода и отсутствие мероприятий по отводу воды вызвало замачивание склона и это вызвало резкую активизацию оползневых процессов. Существенные перемещения были зафиксированы практически для всех реперов. Максимальные перемещения были зафиксированы в юго-западной части склона ниже гаражей, которые до конца 1996г. для реперов 6,12,8 составили соответственно 50,120 и 220 мм. То есть величина смещения грунта у подножия склона была в 2-4 раза больше, чем в средней и верхней части склона. Зимой 1997г. склон замерз и его подвижки приостановились, однако весной движение грунтового массива возобновилось и до лета 1997г. репера № 12 и 8 сместились дополнительно на 40-80 мм., в то время как верхняя часть склона сместилась только на 10-20 мм. Дальнейшие наблюдения показали, что движение склона продолжалось до апреля 1999г., но величина смещений составила всего от 10 до 30 мм. Затем до лета 2001г. ситуация оставалась стабильной, что можно объяснить хорошими погодными условиями и началом внедрения мероприятий по инженерной защите территории, хотя оползневой процесс полностью так и не прекратился, что подтверждается смещениями реперов на 5-15 мм в юго-западной части склона и появлением осадок дома № 91.

Необходимость прогноза и контроля за дальнейшим развитием глубинных оползневых процессов на склоне логически привела к решению включить в систему комплексного геоэкологического мониторинга геофизические наблюдения с применением магнитометрического метода и аппаратуры АМКОД. Изучение магнитной индукции в специально оборудованных скважинах с использованием аппаратуры АМКОД позволяет выявить начальную стадию изменения физических полей и напряженно - деформированного состояния грунтового массива. При этом, как показано на рис.10, четко фиксируется глубина зарождения оползневого процесса и положение формирующейся поверхности скольжения. Результаты проведения автоматического магнитометрического контроля оползневых деформаций аппаратурой АМКОД позволили зафиксировать дальнейшее развитие оползневых деформаций у юго-восточного угла дома № 91 на глубине 6-7м и 16-18м и на этом же уровне ниже гаражей в юго-западной части склона. Результаты геофизических исследований подтвердили данные экспертизы состояния строительных конструкций и результаты геодезических наблюдений за грунтовыми массивами и жилыми домами, которые показали, что оползневые деформации вновь активизировались в августе 2001г. после аварии на водонесущих коммуникациях, а в подвалах жилых домов появилась вода. Сравнительный анализ геодезических и магнитометрических измерений, выполненный в диссертации позволил оценить время реакции инженерных сооружений на склоне на развитие глубинных процессов, что позволяет использовать результаты магнитометрического метода для предварительного прогноза начала и развития оползневых процессов, что особенно актуально для деформационного мониторинга жилых домов на склоне. По результатам комплексного геоэкологического мониторинга по геодезическим и магнитометрическим измерениям в 2001 году было спрогнозировано дальнейшее развитие оползневых процессов

Рис. 10. Изменение магнитной восприимчивости по разрезу скважины 3М в мкр. «Солнечный» Как показал анализ движения реперов, оползневой процесс после активизации в августе 2001г. продолжался и в 2002г. Подвижки грунтового массива южнее дома № 89 ниже гаражей усилились, захватили нижнюю часть гаражей и достигли 40мм. в течение года. В тоже время положение гр.рп. 16, находящегося за пределами оползневого склона практически не изменилось, оставаясь за весь период наблюдений в пределах окружности с радиусом 5 мм. Оползневые процессы продолжались с разной скоростью до 2004г. За это время подпорная стена у дома № 91 потеряла монолитность и наклонилась в южном направлении, величина подвижки нижней части гаражей достигла 900 мм.,а суммарные смещения нижней части склона достигли к концу 2004г. величины 350-400мм. Таким образом оползневые процессы на склоне развиваются неравномерно, то затухая, то вновь активизируясь.

Происходит медленное накопление смещений грунтового массива, что вызывает подвижки гаражей, и если мероприятия по инженерной защите не будут выполнены в полном объеме, то в будущем следует ожидать появление опасных плановых перемещений и самих домов. Программа комплексного геоэкологического мониторинга предусматривает также и мониторинг деформаций инженерных сооружений на оползневом склоне, который позволил зафиксировать развитие осадок фундаментов жилого дома № 91. Причем, как видно из рис.11, осадки фундаментов дома № 91 носят неравномерный характер, нарастание осадки идет от середины 1-й блок – секции. Максимальная осадка марки М 58 на юго-восточном углу дома увеличилась с - 8,1 мм. в 1997 г. до – 14,5 мм в 2004г. Для этой марки удалось определить суммарную осадку с 1995 г., которая достигла -28 мм. к 2004г.

Развитие осадок фундаментов, как следствие оползневых процессов было также зафиксировано и аппаратурой АМКОД в процессе выполнения работ по магнитометрическому контролю оползневых деформаций, которая показала наличие оползневых деформаций у юго-восточного угла дома № 91 на глубине 6-7 м, где по данным глубинного бурения проходит граница между насыпным и естественным грунтом. Осадки грунтовых реперов согласуются с горизонтальными смещениями, максимальные вертикальные перемещения грунтовых реперов в течении периода наблюдений зафиксированы для грунтового репера № 14 от +40 до –80мм. Причем для этого репера зафиксировано увеличение как амплитуды, так и скорости изменения его высотного положения из года в год, что является особенно опасным, так как этот репер находится в непосредственной близости к дому № 89 и постепенно сползает вниз вместе с грунтовым массивом.

 Осадки фундаментов дома № 91 По результатам наблюдений выявлен наклон-35

Рис.11. Осадки фундаментов дома № 91

По результатам наблюдений выявлен наклон плоскости основания дома № 91 на юго-восток, а дома № 89 на юго-запад. Максимальный а

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 ||
 





 
© 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.