Реферат за темою випускної роботи
Зміст
1.Актуальність теми.
Греблі є великими і важливими гідротехнічними об'єктами. Порушення роботи таких об'єктів може призвести до серйозних наслідків. Тому збереження таких споруд є важливим завданням. Для забезпечення збереження гребель необхідно вести систематичні спостереження за їх станом та факторами, які оказують несприятливу дію на опірність споруди водному потоку. Важливими параметрами при спостереженні є швидкість виконання вимірювань (оскільки вплив потоку безперервний і за час вимірювань можуть відбутися зміни), оперативність отримання даних та економічність.
Останнім часом в Україні стоїть завдання автоматизації процесів спостереження за великими об'єктами гідротехнічного будівництва. Для цього створюються проекти автоматизованого спостереження. Однак ці методи спостережень є негеодезичними, і не дозволяють оцінити зміщення і деформації об'єкта. Традиційні ж технології носять статичний характер і дозволяють визначити зміщення і деформації на конкретний момент часу.
Застосування супутникових методів позбавлене такого недоліку як статичність. Крім того, супутникові методи дозволяють визначати зміщення і деформації тіла греблі.
2. Мета і завдання роботи.
Мета роботи. Створення проекту виробництва геодезичних робіт, для спостереження за зсувами та деформаціями бетонної і грунтових гребель гідроелектростанції.
Завдання:
скласти проект геодезичної мережі;
виконати розрахунок апріорної точності отриманої мережі;
оцінити можливість застосування супутникових технологій для даної інженерної задачі з позиції точності.
Об'єктдослідження. Модель бетонної і грунтових гребель гідроелектростанції.
Предмет дослідження. Технологія визначення зсувів і деформацій з використанням супутникових спостережень.
Зв'язок роботи з науковими програмами. Магістерська робота відповідає науковому напрямку кафедри.
Методи досліджень. У роботі використані методи математичного моделювання, теорії ймовірностей і математичної статистики, модель бетонної і грунтових гребель Дніпродзержинської гідроелектростанції.
3. Огляд досліджень.
У 1980-х роках з'явилися супутникові радіонавігаційні системи (GPS і ГЛОНАСС). Перші результати практичного застосування показали, що точність навігаційних систем перевищує точність класичних методів [1].
На даний момент в повну силу працює дві глобальні навігаційні супутникові системи (ГНСС): GPS і ГЛОНАСС. Кожна з них складається з 24 основних супутників і декількох запасних. Орбіти супутників розташовуються на висоті близько 20 тис км. Супутники безперервно передають сигнали, що містять інформацію про їх положення і точний час, а також дальномірні коди, що дозволяють вимірювати відстані [1].
Малюнок 1 - схема розміщення супутників GPS
Визначення координат проводиться за допомогою спеціальних супутникових приймачів, що вимірюють час проходження сигналу від кількох супутників до приймача та фазу сигналу на несучій частоті. Різні методи вимірювань дозволяють домогтися необхідної для даного виду робіт точності та продуктивності [1].
Гідротехнічні споруди - споруди, що використовують водні ресурси з відповідним обладнанням. Гідротехнічні споруди мають ряд особливостей, у зв'язку з чим вони значно відрізняються від інших інженерних споруд:
вплив води на спорудження;
вплив гідроспоруди на прилеглий район;
відповідальність гідроспоруд;
індивідуальність гідроспоруд;
вартість гідроспоруд [4].
Греблі відносяться до водопідпірних споруд, тобто вони підвищують рівень води для певних цілей. По конструкції греблі діляться на бетонні і грунтові. Бетонні греблі, у свою чергу, діляться на гравітаційні, контрфорсні й арочні. Схеми наведені на малюнку 2.
Малюнок 2 - схеми конструкцій гребель: а - гравітаційна, б - контрфорсна, в - арочна, г - грунтова.
Гідротехнічні споруди вимагають особливих методів спостережень. Методики спостережень наведені в роботах [6 - 9].
Деформація – зміна форми об'єкта спостереження (перекіс, вигин) або зміна його первісного положення [7].
Зсув – зміна положення однієї точки відносно іншої. При спостереженнях на гидроузлах зміщення вважають абсолютним, якщо одна точка розташовується за межами можливих деформацій гірських порід, і відносним, якщо обидві точки знаходяться в зоні деформацій порід або у спорудженні [7].
Зміщення можна розділити на вертикальні та горизонтальні. Також можна виділити крен, крутіння, вигин, нахил тощо. Для кожного типу деформацій розроблені свої методики вимірювань.
При визначенні осідань застосовуються такі технології: геометричне нівелювання, тригонометричне нівелювання, гідронівелювання, мікронівелювання.
При визначенні горизонтальних зміщень використовуються такі методи як: створні вимірювання, тріангуляція, засічки та інші лінійно-кутові побудови.
Для виконання спостережень необхідно розробити методику вимірювань. Методика повинна включати: вибір інструментів та обладнання, встановлення частоти повірок та досліджень, розрахунок кількості прийомів вимірювань, встановлення допуску, вибір методики обробки [7].
До вимірювань деформацій пред'являються суворі вимоги по точності спостережень. На пострадянському просторі ці вимоги зазначені в нормативних документациях (ДСТН, СНіП). Ці норми наведені в документах [10, 11].
Зокрема, для бетонних гребель на скельному і напівскельного підставах горизонтальні зміщення необхідно визначати з точністю 2 мм, а осідання - 1 мм. [10]
Для грунтових гребель вимоги до точності менше, для них потрібна визначати зміщення в горизонтальній площині із середньої квадратичною похибкою 3 - 5 мм, а осідання – 5 мм [11].
Крім того, є вказівки на частоту проведення спостережень. Наприклад для бетонних гребель опади необхідно спостерігати два рази на рік, відносні горизонтальні зміщення щомісячно, а абсолютні один-два рази на рік. Для грунтових гребель такі спостереження виробляються один-два рази на рік [7].
Роботи зі спостереження за деформаціями гідроспоруд раніше проводилися, і їх опис можна знайти в наступних джерелах [12 - 16].
У період з 2005 по 2006 роки були проведені серії супутникових спостережень за грунтовій греблею Саналона в Мексиці. Виміри проводилися геодезичними супутниковими приймачами, без застосування іншого вимірювального обладнання. За результатами спостережень була проведена обробка з контролем і відбраковування грубих помилок спостережень. Точність склала близько 3 - 5 мм. Після перерахунку в топоцентрические координати була оцінена точність зміщень греблі, яка склала близько 4 мм в горизонтальній площині і 6 мм у вертикальній [12].
У дисертації [13] розроблено методику обробки результатів супутникових спостережень за деформаціями греблі, яка була застосована на греблі Наханг у В'єтнамі. Згідно з цією методикою точність визначення координат пунктів на греблі геодезичними супутниковими приймачами склала близько 2 - 4 мм [13].
З 2008 по 2010 роки провадить спостереження за горизонтальними зміщеннями земляної греблі Ikpoba (Бенін). Виміри проводилися в чотири серії. При спостереженнях використовувалися геодезичні супутникові приймачі Leica 500. В результаті, для кожного пункту були визначені величини зсуву і помилка зсуву. Якщо величина зміщення пункту перевищувала деяку величину, функціонально залежну від помилки спостереження, то робився висновок про наявність деформації у пункті спостережень [14].
У статті [15] описаний досвід застосування GPS-технологій для визначення осідань гідротехнічної споруди (віадук), а також встановлені деякі зауваження, такі як:
необхідність примусового центрування;
необхідність використання антен для уникнення многолучевости;
необхідність оцінювання недоліків тропосферних та іоносферних моделей.
Крім того, GPS-нівелювання варто використовувати спільно з геометричним, оскільки визначення висоти є слабким місцем супутникових технологій [15].
Висновок.
Завдання спостереження за деформаціями гребель була актуальною з того моменту, як ці споруди стали зводити. На даний момент існує достатня кількість різноманітних методів спостережень, що дозволяють з різною точністю виконувати поставлене завдання. Однак розвиток технологій дозволяє застосовувати нові методи, і їх необхідно вивчати.
Перелік посилань
Антонович К.М. Использование СРНС в геодезии. В 2-х томах. Монография. М. ФГУП «Картцентр». 2005 г.
Генике А.А, Побединский Г.Г. Глобальные спутниковые системы определения местоположения и их применение в геодезии. М: Картцентр, 2004 г. 355 с.
Соловьёв Ю.А. Системы спутниковой навигации. М:Эко-трендз, 2000 – 267 с.
Чугаев Р.Р. Гидротехнические сооружения Ч.1 Глухие плотины. Москва: Агропромиздат. 1985. – 318 с.
Гришин М.М. Гидротехнические сооружения Ч.1. Москва: Высшая школа. 1979. – 615 с.
Михелев Д. Ш. Геодезические измерения при изучении деформаций крупных инженерных сооружений. Москва: Недра. 1991.
Карлсон А.А. Измерение деформаций гидротехнических сооружений. Москва: Недра. 1984. – 245 с.
Пискунов М.Е. Методика геодезических наблюдений за деформациями сооружений. М.: Недра, 1980. - 248 с.
Зайцев А.К., Марфенко С.В., Михелев Д.Ш. и др. Геодезические методы исследования деформаций сооружений. - М.: «Недра», 1991. - 272 с.
ГОСТ 24846-81. Методы измерения деформаций зданий и сооружений. Москва: Государственный комитет СССР по делам строительства. 1986.
П 87 – 2001. Рекомендации по проведению натурных наблюдений за осадками грунтовых плотин. Санкт-Петербург: ВНИИГ. 2001
Мануэль Трехо Сото – Разработка методики анализа результатов геодезических измерений при наблюдении за осадками и смещениями крупных инженерных сооружений спутниковыми методами. Автореферат на соискание учёной степени кандидата технических наук. Москва – 2007 – 24 c. http://www.miigaik.ru/... – 23.04.2013.
Нгуен Вьет Ха. Разработка методики определения деформаций плотин гидроэлектростанций по результатам спутниковых геодезических измерений во Вьетнаме. Автореферат на соискание учёной степени кандидата технических наук. Москва – 2010 – 24 с. http://www.miigaik.ru/... – 23.04.2013.
Jacob O. Ehiorobo, Raphael Irughe-Ehigiator. Monitoring for horizontal movement in an earth dam using differential GPS. Journal of Emerging Trends in Engineering and Applied Sciences. http://jeteas.scholarlinkresearch.org/... – 23.04.2013
S.Erol, B.Erol, T.Ayan. A general review of the deformation monitoring techniques and a case study: analyzing deformations using GPS/leveling. ITU, Civil Engineering Faculty, Geodesy division. http://www.isprs.org/... – 23.04.2013