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 и исследование технологии геодезического обеспечения строительства и установки технологического оборудования ускорительно-накопительного комплекса

-- [ Страница 2 ] --

Из таблицы 2 следует, что:

  • погрешности положения пунктов в нуль-свободных сетях триангуляции, полигонометрии и трилатерации сравнимы между собой, такой же вывод можно сделать и по отношению к свободным сетям;
  • линейно-угловая сеть характеризуется несколько большей точностью;
  • погрешности положения пункта и дирекционного угла в наиболее слабом месте нуль-свободных сетей не превысили соответственно величин 25мм и 1,5", предусмотренных техническим заданием;
  • свободные сети кольцевой и радиально-кольцевой формы являются более точными и имеют меньший диапазон изменения погрешностей по сравнению с аналогичными нуль-свободными сетями.

Таким образом, все приведённые варианты построений обеспечивают необходимую точность наземной геодезической сети. С точки зрения экономических соображений, исходя из особенностей района строительства (залесённость и пр.), вариант 5 отличается от других меньшими трудностями в организации производства измерений и возможностью одновременного создания сети пунктов полигонометрии необходимой густоты вдоль кольцевого тоннеля. Количество ступеней наземного обоснования сокращается до двух (тоннельная и основная полигонометрия). Благодаря включению в сеть пунктов Лапласа появляется возможность не только контролировать угловые измерения, но и исследовать влияние неоднородностей гравитационного поля Земли на результаты высотных измерений на основании астрономо-геодезического нивелирования.

В третьей главе «Исследование влияния редукционных поправок на результаты плановых геодезических измерений» обосновывается необходимость использования при вычислениях рекомендуемого осевого меридиана и поверхности относимости.

Обработка измерений наземных и подземных плановых геодезических сетей объекта связана с большим объёмом редукционных вычислений. Его можно значительно уменьшить, если использовать поверхность относимости со средней отметкой оси тоннеля и при переходе к проекции Гаусса-Крюгера применить не меридиан 3 зоны (L0=36), удалённый от объекта на 80км, а меридиан, проходящий недалеко от центра кольцевого ускорителя (L0=3714). Это позволяет уменьшить величины редукционных поправок до пренебрегаемых величин. В результате анализа вычислений автором рекомендуется следующее.

  1. Измеренные длины линий наземных сетей следует редуцировать на поверхность относимости со средней отметкой оси тоннеля 118м. Поправки достигают 15мм при изменении высот от 140 до 177м. При вычислении используется известная формула, включающая средний радиус эллипсоида.

2. Редукционные поправки в линии при переходе к плоскости в проекции Гаусса-Крюгера не учитываются при использовании осевого меридиана L0=3714. Для километровых линий тоннельной полигонометрии они находятся в пределах 0,2мм, что несущественно при точности измерения 5мм.

3. При переходе от измеренных астрономических к геодезическим азимутам в измерения вводят поправку за несовпадение плоскостей астрономического и геодезического меридианов (поправку Лапласа).

4. При переходе от геодезических азимутов к дирекционным углам поправки за кривизну изображения геодезической линии на плоскости пренебрегаемо малы (менее 0,003) и не учитываются.

5. При проектировании координат геодезических пунктов с дневной поверхности в шахту поправки в координаты за влияние уклонений отвесных линий находятся в пределах 0,1мм и не учитываются.

Четвёртая глава - «Исследование влияния редукционных поправок на результаты высотных геодезических измерений». По техническим условиям электромагнитное оборудование кольцевого ускорителя устанавливается по заданной плоской кривой, повторяющей форму орбиты. Высокоточное геометрическое нивелирование не позволяет решить задачу определения высот относительно плоскости установки оборудования. При выраженных сотыми долями миллиметра допустимых погрешностях на взаимное положение элементов оборудования по высоте в результатах измерений необходим учёт неоднородностей гравитационного поля и кривизны поверхности относимости.

Величина поправки за кривизну поверхности относимости R зависит от положения отсчётного эллипсоида и радиуса его кривизны. Величины поправок при переходе к проектной плоскости кольцевого ускорителя будут меньше, если предположить, что эллипсоид или поверхность параллельная ему проходит через два репера высотной сети. В этом случае проектная плоскость кольцевого ускорителя будет секущей к поверхности эллипсоида.

Для секущей плоскости примем дополнительное условие: если реперы высотной сети, через которые она проходит (a,c), находятся на севере и юге кольцевого ускорителя, то максимальные поправки за кривизну, приблизительно равные между собой, будут находиться на западе и востоке в точках k и b (рисунок 4).

При учёте кривизны поверхности относимости на стадии строительства кольцевого тоннеля допустимо использовать сферическую поверхность относимости со средним радиусом кривизны эллипсоида. Пользуясь известной формулой для поверхности сферы, определим максимальную поправку за кривизну: (1)

В формуле (1): - расстояние от точки "а" до центра кольцевого ускорителя "0" с известными координатами, - расстояние от центра кольцевого ускорителя до определяемой точки оси тоннеля.

  Поправка за кривизну поверхности относимости Максимальная поправка при-3

Рисунок 4

Поправка за кривизну поверхности относимости

Максимальная поправка при переходе к плоскости орбиты ускорителя составляет 218мм.

Высокая точность монтажа оборудования не позволяет использовать поверхность сферы. Докажем это, принимая во внимание, что основное требование к точности установки смежных квадруполей по высоте выражается СКП 0,06мм. В этом случае точность вычисления поправок за кривизну поверхности относимости должна быть ~ 0,01мм. Продифференцировав (1), получим выражение для допустимой погрешности радиуса:

(2)

При точности вычисления поправки mR=0,01мм, максимально допустимая погрешность радиуса составит 293м. Для широты данного объекта несовпадение среднего радиуса кривизны эллипсоида и радиусов кривизны меридиана М и первого вертикала N составляет приблизительно 7км. Таким образом, при учёте кривизны поверхности относимости в высотных измерениях на УНК необходимо пользоваться формулой, включающей радиус кривизны произвольного сечения и меридиана:

(3)

На основании изложенного, на объекте рекомендуется вычислять поправку за кривизну поверхности относимости, используя в качестве этой поверхности эллипсоид, и вводить её на стадии вычисления проектных высот оси тоннеля.

Впервые при строительстве инженерного сооружения, на сравнительно небольшой площади, были проведены астрономические наблюдения на 6-ти астропунктах, включённых в наземную сеть УНК. Они позволили для оценки влияния аномального гравитационного поля на высотные измерения при монтаже технологического оборудования воспользоваться методом астрономо-геодезического нивелирования. Использование метода даёт возможность сделать выводы о характере изменений высот квазигеоида в районе УНК.

Схема астрономо-геодезической сети представляет собой полигон с привязкой к исходному пункту (рисунок 5). Среднее расстояние между пунктами - 4км. В качестве измерений выступают разности высот квазигеоида, вычисляемые по составляющим уклонений отвесных линий.

Формула для вычисления разности высот квазигеоида имеет вид:

(4)

где D12 – расстояние между пунктами 1 и 2;

, – составляющие уклонения отвеса;

A12 - геодезический азимут направления с пункта 1 на пункт 2.

Уравнивание астрономо-геодезической сети выполнено коррелатным способом. Для астропункта 20А аномалия высоты принята равной нулю. Пользуясь уравненными значениями аномалий высот i, построим плоскость, наилучшим образом приближенную к астропунктам на поверхности квазигеоида. Отклонения от неё i будут характеризовать степень неоднородности гравитационного поля. Именно они могут оказывать влияние на результаты физических экспериментов. В таблице 3 приведены значения отклонений i. Величины отклонений i от вероятнейшей плоскости не превышают ср. кв. погрешности их определения (~1,1мм).

Использование астрономических наблюдений позволило выявить характер гравитационного поля в пределах объекта строительства: наклон проектной плоскости орбиты ускорителя, вызываемый постоянной составляющей аномалий высот на 5-ти астропунктах, уверенно прослеживается в направлении с северо-востока на юго-запад. По отношению к заданному наклону проектной плоскости (0,67мрад) эта величина невелика (0,01мрад) и может не учитываться.

Т а б л и ц а 3

Результат вычисления положения вероятнейшей плоскости по значениям

аномалий высот астропунктов наземной сети УНК

астропункт Уравненные аномалии высот Составляющие аномалий высот
образуют вероятнейшую плоскость отклонения от вероятнейшей плоскости
i, мм i,мм I, мм
20A 511A 14A 10A 7A 0,00 24,19 61,43 85,08 25,58 -0,19 +25,15 +60,25 +85,68 +25,37 +0,19 -0,96 +1,18 -0,60 +0,20

В пятой главе «Разработка методики анализа результатов наблюдений за деформациями плановой наземной геодезической основы» рассматриваются теоретические основы оценивания внутренних деформаций плановых сетей на основе принципа конформного преобразования. В связи с тем, что для кольцевых ускорителей важно знать величины деформаций по радиусу и азимуту, алгоритм доработан с целью применения его в системе полярных координат.

Накопление случайных и систематических погрешностей в протяженных геодезических сетях приводит к тому, что значения полной деформации, определенные как разность координат одноимённых пунктов из 2-х циклов измерений, не всегда соответствуют фактическим смещениям. В результате уравнивания наземной сети УНК координаты наиболее удалённых от исходного пунктов определяются с погрешностями, достигающими 50мм. Поэтому при обработке деформационных измерений было принято решение использовать метод разделения полной деформации хj и уj на две составляющие – внутреннюю хj+ уj+ и внешнюю xj() yj():

(5)

Внутренняя деформация характеризует взаимное смещение плановых пунктов. Внешняя деформация пунктов сети определяется набором параметров, связанных с её разворотом относительно исходной точки, изменением линейного масштаба, параллельным сдвигом по осям координат. Нормальная работа кольцевого ускорителя не зависит от внешней деформации, но чувствительна к взаимному смещению пунктов. Автором предлагается следующая последовательность оценивания внешних и внутренних деформаций.

1. Уравниваются начальный и текущий циклы измерений с одной твёрдой точкой и исходным дирекционным углом (нуль-свободная сеть).

2. Вычисляется полная деформация сети:

xj = xj – xj0

yj = yj – yj0. (6)

3. Осуществляется переход от нуль-свободной сети к свободной: координаты j –ой точки вычисляются от центра тяжести:

xj = x0 + Lj cos

yj = y0 + Lj sin, (7)

где x0=[xj]/N, y0 =[yj]/N.

4. Полный дифференциал от выражения (7) даёт формулу определения внешней составляющей деформации (8) c учётом того, что m = L/L. Её компоненты интерпретируются как дифференциалы изменения координат в определенной системе, обусловленные конформным преобразованием, сохраняющим геометрию сети:

, (8)

где ,

х0, у0 - параметры конформного преобразования, приводящие к

сдвигу сети относительно центра тяжести по осям координат х и у;

m – параметр изменения масштаба;

– параметр связанный с разворотом системы координат.

5. Вычисляется величина внутренней деформации как разность между полной деформацией и её внешней составляющей:

. (9)

Параметры конформного преобразования определяются по способу наименьших квадратов под условием .

6. Ср.кв. погрешность внутренней деформации вычисляется по известной формуле: (10)

в которой матрица весовых коэффициентов для декартовой системы координат: (11)

В формуле (11) матрица (12)

где I – единичная матрица размера 2N(2N – количество пунктов в сети);

е – матрица, составленная из частных производных равенств (7):

. (13)

7. Внутренняя деформация в декартовой и полярной системах координат представляется в матричном виде:

; . (14)

8. Переходим от декартовой системы координат к полярной следующим образом: Zp+ = B2N2N ZD+, (15)

где В – матрица, составленная из коэффициентов равенств, выражающих смещение координат по радиальному и азимутальному направлениям:

. (16)

9.Получаем матрицу весовых коэффициентов для полярной системы координат, пользуясь аналогичной матрицей для декартовой системы из уравнивания текущего цикла нуль-свободной сети:

(17)

10. Вычисляется ср. кв. погрешность определения внутренней деформации по приведённой ниже формуле (в общем виде) при использовании погрешности единицы веса для текущего цикла измерений:

. (18)

Алгоритм был использован при составлении вычислительной программы для компьютерной обработки деформационных измерений на УНК.

Достоверность определения внутренней деформации по приведённой методике подтверждалась проведённым сравнительным анализом результатов её вычисления с результатами, полученными по способу гармонического анализа и при уравнивании сети как свободной по методу наименьших квадратов. По известным формулам были получены величины внутренней деформации в полярной системе координат и их ср.кв. погрешности для модели полигонометрической сети в виде правильного 6-угольника, совпадающие при вычислении разными методами.

В шестой главе «Практическая реализация методических положений по развитию геодезического обоснования для обеспечения строительства и монтажа технологического оборудования УНК» обобщены результаты практической реализации разработок автора.

При создании наземной локальной астрономо-геодезической сети СКП измерения сторон была задана величиной ±5мм, углов – 1,2, астрономические измерения на 6-ти пунктах Лапласа проводились по 1-ому классу точности. Обработка геодезических измерений включала редукционные вычисления с учётом выбранного осевого меридиана плоскости проекции Гаусса и приведением к принятой поверхности относимости. Анализ уравнивания нескольких циклов измерений показал, что наиболее слабым в точностном отношении пунктом оказался пункт 0012. СКП определения его координат: mx = 15,0мм, my = 22,0мм не превысили заданной техническим заданием предельной величины 25мм. Выбранная схема, метод создания наземной сети и качественные измерения позволили создать наземную геодезическую основу, соответствующую проектным требованиям.

Разработанная технология геодезических работ по развитию наземного и подземного обоснования при сооружении тоннеля обеспечила одну из главных задач – сбойку встречных подземных выработок в соответствии с заданными в техническом задании допусками. По результатам 6-ти сбоек максимальная величина несбойки встречных осей тоннелей в плане составила 21мм при допуске 25мм, а по высоте – 13мм при допуске 15мм.

В результате математической обработки геодезических измерений и последовательного уравнивания маркшейдерской и монтажной сети с СКП исходных данных были получены результаты, приведённые в таблице 4. Т а б л и ц а 4

Результаты оценки точности исходных пунктов на отдельных этапах

создания подземного геодезического обоснования

Средняя квадратическая погрешность (СКП) Минимальное значение Максимальное значение Среднее значение
mх,мм mу,мм mх,мм mу,мм mх,мм mу,мм
СКП приствольного пункта на поверхности относительно пункта тоннельной сети 3,9 4,1
СКП исходных пунктов маркшейдерской сети относительно пунктов наземной сети (из 19-ти передач) 4,0 2,8 9,9 10,3 6,1 6,1
СКП исходных пунктов маркшейдерской сети после уравнивания с ошиб. исход. данных 3,6 2,7 6,0 6,7 4,5 4,4
СКП исходных пунктов монтажной сети после уравнивания с ошибками исходных данных (12 пунктов) 1,6 2,6 4,8 5,3 3,6 3,7


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.