Название: Визначення горизонтальних зміщень конструкцій перекриття водозливної греблі Добротвірського водосховища

Авторы: Ю. Денейка, С. Петров, І. Радь

Описание: На основі результатів трьох циклів геодезичних вимірювань визначено та проаналізовано горизонтальні зміщення верхньої частини водозливної греблі Добротвірського водосховища.

Источник: Зб. наук. пр. Зах. геодез. т-ва УТГК . – 2009. – Вип. 1. – С. 157 – 162.

Визначення горизонтальних зміщень конструкцій перекриття водозливної греблі Добротвірського водосховища

Ю. Дейнека, С. Петров, І. Радь

Національний університет “Львівська політехніка”

Постановка проблеми

Гідротехнічі споруди і, насамперед, греблі зараховують до споруд, для яких виконують систематичний геодезичний контроль за їх горизонтальними зміщеннями. Гребля водосховища-охолоджувача Добротвірської ТЕС є в експлуатації понад 50 років і тому будь-які конструктивні зміни її технічного стану повинні бути під постійним контролем, що має важливе господарське та природоохоронне значення.

Останнім часом на проїжджій частині водозливної греблі водосховища-охолоджувача ДТЕС помічено звуження отворів для водозливу. Причому, напрямок звуження отворів свідчить про те, що зміщення верхніх конструкцій відбувається вздовж греблі. Оскільки візуальне обстеження проїжджої частини греблі та видимих частин нижньої залізобетонної плити перекриття не прояснило причин цього процесу, то розглянемо спочатку геодезичні вимірювання, мета яких – встановити сам факт зміщення (величину, напрям, швидкість) та визначити, яка саме плита рухається – верхня, нижня чи обидві.

Аналіз досліджень

Сьогодні нагромаджено великий досвід теоретичних розробок і практичного їх застосування

щодо визначення деформаційних процесів водозливної греблі Добротвірської ТЕС. Особлива увага до стану греблі була викликана ще в 1984 р., коли з боку верхнього б’єфа в бетонній обшивці водозливної греблі розкрились температурно-осадкові шви, а між першим і другим блоками відбулося сколювання частини бетону. У зв’язку з цим було розроблено методику геодезичних робіт зі спостережень за горизонтальними та вертикальними зміщеннями бетонних блоків водозливної греблі [1, 2, 3], виконано дослідження результатів вимірювань із застосуванням статистичних методів [5, 7] і динамічних моделей [6, 8] та одержані прогнозні моделі залежності горизонтальних і вертикальних зміщень греблі від зміни рівня води у водосховищі [6, 8] та від зміни температури води і повітря, рівня води у водосховищі та витрат води [5, 7].

Геодезичний моніторинг горизонтальних зміщень перекриття водозливної греблі за результатами двох циклів геодезичних вимірювань наведений в роботі [4].

Виклад основного матеріалу

На проїжджій частині водозливної греблі є шість водозливних отворів, біля яких закріплені

контрольні марки у вигляді цвяхів, застрелених в бетонну верхню та залізобетонну нижню плити: на верхній плиті марки 1, 2, 3, 4, 5, 6, на нижній – марки 1′, 2′, 3′, 4′, 5′, 6′. Геодезичні роботи з метою визначення планового положення плит перекриття та їх можливих горизонтальних зміщень полягали в періодичних знаходженнях координат контрольних марок, за різницями яких обчислювались величини зміщень марок. Схема спостережень за горизонтальними зміщеннями плит перекриття водозливної греблі наведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема спостережень за горизонтальними зміщеннями плит перекриття

водозливної греблі Добротвірської ТЕС:

1,2,...,6 – контрольні марки на верхній плиті водозливної греблі;

1′,2′,...,6′ – контрольні марки на нижній плиті водозливної греблі;

I a – опорний пункт;

Для визначення координат кожної з 12-ти контрольних марок як опорний пункт спостережень використано створний пункт I а , закладений в 1984р. на земляній частині греблі; він має пристрій

для примусового центрування. Пункт розташований на віддалі ≈80 м від водозливної греблі і протягом більше 20-ти років використовується як опорний створний пункт для визначення планових зміщень бетонних блоків водозливної греблі. Причому, періодично перед кожним циклом спостережень методом мікротріангуляції перевіряється стабільність положення його в плановому відношенні [2,8]. І досі ці спостереження підтверджують стабільність опорного пункту I а . За орієнтирний напрям з пункту I а прийнято напрям на хрест церкви в с. Старий Добротвір.

Вимірювання виконувались електронним тахеометром SET 330R (серійний номер №130261), детальні дослідження якого дали такі основні результати [9]: точність вимірювання кутів становить 3′′ ± 0,6′′ , а ліній – ±(2 + 2⋅10-6 S) мм.

Під час вимірювань тахеометр примусово центрувався на опорному пункті I а з умовними координатами: X=100,000м, Y=200,000м. При цьому вісь X напрямлена вздовж греблі, а вісь Y – вздовж течії ріки. Над кожною маркою під час наведення на неї центрувався відбивач за допомогою спеціальної мінітички, завдяки чому помилка за центрування відбивача практично зводилась до нуля. На кожну контрольну марку виконувалось три наведення (прийоми). Отже, планові координати X та Y одержувались тричі, а потім обчислювались середні їх значення.

Виконано три цикли спостережень: 16.05.2006 р., 24.05.2007 р. і 22.05.2008 р. Результати визначення координат контрольних марок наведені в табл. 1.

Таблиця 1

Оцінимо точність виконаних вимірювань.

Обчислимо за формулою Бесселя середні квадратичні похибки визначення координати X для кожної марки

де j – номер контрольної марки, n = 3 – кількість вимірювань (прийомів), а Vx обчислимо за

різницями координат Xi – Xсер (і – номер прийому).

Після цього знайдемо середню квадратичну похибку визначення координати X

де k – кількість контрольних марок (k=12).

Аналогічні обчислення за формулами (1) і (2) виконаємо і для координати Y. У результаті одержимо таку точність визначення планового положення контрольних марок: в 1-му циклі – M x= 0,3 мм, y My =0,4 мм; в 2-му циклі – Mx = 0,4 мм, My = 0,5 мм; в 3-му циклі – Mx =0,4 мм, My = 0,3 мм.

За результатами середніх значень координат (табл. 2), одержаних в трьох циклах, знайдемо, як різниці цих координат, величини абсолютних і відносних зміщень контрольних марок вздовж осей X та Y, які наведемо в табл. 3.

Таблиця 2

Середі значення координат контрольних марок

Таблиця 3

Значення горизонтальних зміщень контрольних марок вздовж осей координат

Аналіз матеріалів спостережень

Аналізуючи наведені в табл. 3 результати, можна насамперед зазначити, що всі контрольні марки мають зміщення.

За період між циклами № 2 і № 1 зміщення всіх марок (як на верхній, так і на нижній плитах) вздовж осі Y відбулося в напрямку за течією ріки на 4–20 мм: мінімальне зміщення має марка 2 (+4,1 мм), а максимальне – марка 5´ (+19,9 мм).

За період між циклами № 3 і № 2 зміщення майже всіх марок (крім марок 2´ і 6´) вздовж осі Y відбулося в напрямку проти течії ріки на 5–10 мм (мінімальне зміщення має марка 2 (-5,0 мм), а максимальне – марка 5´ (-10,1 мм).

За період між циклами № 3 і № 1 (по зростаючій) всі марки (крім марок 2 і 3´) змістились вздовж осі Y в напрямку за течією ріки на 1–13 мм: мінімальне значення має марка 1 (+0,3 мм), а максимальне – марка 2´ (+12,7 мм).

Щодо зміщення марок вздовж осі Х (перпендикулярно до течії ріки), то за період між циклами № 2 і № 1 зміщення марок (крім марок 2 і 2´ та 4 і 4´) відбулося у протилежних напрямках, а за період між циклами № 3 і № 2 та № 3 і № 1 зміщення всіх марок (крім марок 1 і 1´) відбулося на різні величини, але в одному напрямку – в напрямку вздовж греблі, на захід від опорного пункту спостережень Іа (див. рис. 1 і табл. 3). Саме вздовж греблі, як свідчать візуальні спостереження, відбувається звуження (закриття) отворів для водозливу.

Максимальні величини абсолютних зміщень марок у напрямку вздовж осі Х сягають значень: +19,1 мм (за період між циклами № 2 і № 1), +24,8 мм (за період між циклами № 3 і № 2) і +18,4 мм (за період між циклами № 3 і № 1).

Висновки

На основі результатів геодезичних повторних спостережень (16.05.2006 р., 24.05.2007 р. і 22.05.2008 р.) за горизонтальними зміщеннями верхньої частини водозливної греблі можна зробити такі висновки:

1. Звуження отворів для водозливу є наслідком зміщення плит перекриття водозливної греблі,

причому, рухаються обидві плити – як верхня, так і нижня.

2. Яскраво вираженої закономірності у русі верхньої та нижньої плит перекриття немає: в деяких випадках (для деяких марок) більше змістилась верхня плита, а в деяких випадках – навпаки, нижня. Так само немає закономірності і в напрямку зміщення плит вздовж осі Y: зміщення плит то за течією ріки, то проти течії ріки обумовлено, напевно, зміною тиску води зі сторони верхнього б’єфу.

3. Зміщення плит вздовж осі Х (вздовж греблі), за останні два роки, переважно відбулося в одному напрямку – на захід від опорного пункту спостережень, і саме вздовж греблі відбувається закриття отворів для водозливу.

4. Максимальні величини абсолютних зміщень плит перекриття у напрямку вздовж осі Х сягають значень: +19,1 мм (за період між циклами № 2 і № 1), +24,8 мм (за період між циклами № 3 і № 2) і +18,4 мм ( за період між циклами № 3 І № 1), а в напрямку вздовж осі Y: +19,9 мм (за період між циклами № 2 і № 1), – 10,1 мм ( за період між циклами № 3 і № 2) і +12,7 мм (за період між циклами № 3 і № 1).

5. Максимальні величини відносних зміщень плит перекриття (зміщення верхніх плит відносно нижніх) у напрямку вздовж осі Х сягають значень: 27,3 мм (за період між циклами № 2 і № 1), 14,6 мм (за період між циклами № 3 і № 2), 12,7 мм (за період між циклами № 3 і № 1), а в напрямку вздовж осі Y: 9,7 мм (за період між циклами № 2 і № 1), 12,4 мм (за період між циклами № 3 і № 2) і 13,6 мм (за період між циклами № 3 і № 1).

6. Максимальна швидкість абсолютних зміщень за період від 16.05.2006 р. до 22.05.2008 р. а вздовж осі Y становить: для верхньої плити 0,2 мм/місяць, для нижньої плити 0,5 мм/місяць.

За цей же період швидкість відносних зміщень вздовж осі Y становить 0,6 мм/місяць, а

вздовж осі Х – 0,5 мм/місяць.

Література

1. Дейнека Ю.П. Геодезичний контроль за станом споруд Добротвірської ДРЕС // Сучасні досягнення геодезичної науки і виробництва в Україні. – Львів. – 1997. – С.129–132.

2. Дейнека Ю.П. Методи та результати геодезичних спостережень за об’єктами теплової електричної станції // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва. – Львів: Ліга-Прес. 2000. – С.139–141.

3. Дейнека Ю.П. Геодезичний моніторинг будівель та споруд Добротвірської ТЕС // Інженерна геодезія. – К. – 1998.– Вип. 40. – С.44–48.

4. Дейнека Ю.П., Петров С.Л. Геодезичний моніторинг горизонтальних зміщень перекриття водозливної греблі Добротвірської ТЕС // Геодезія, картографія і аерофотознімання. – 2007. –

Вип. 69. – С.105–109.

5. Дейнека Ю.П.,Тартачинский Р.М., Церклевич А.Л. Статистический анализ горизонтальных

смещений водосливной плотины водохранилища ГРЭС // Современное состояние и перспективы развития прикладной геодезии. – Елгава.– 1989.– Вып. 264. – С.75–80.

6. Дейнека Ю.П., Церклевич А.Л. Моделювання і прогноз стану водозливної греблі на основі геодезичних вимірювань // Geodezja i geometria inźynierska w boudownictwie i inźynierii. Tom. 1. Geodezja inźynieryjna. – Rzeszów. – 1996. – Ś.17–22.

7. Дейнека Ю.П., Церклевич А.Л. Статистический анализ натурных наблюдений за состоянием водосливной плотины ГРЭС // Геодезия, картография и аэрофотосъемка. – 1990. – Вып. 51. –С.26–32.

8. Дейнека Ю.П., Шапиро Н.Ф. Анализ результатов наблюдений плотины Добротворского водохранилища // Геодезия, картография и аэрофотосъемка. – 1987. – Вып. 46. – С.18–23.

9. Костецька Я., Петров С., Оліярник Б. Дослідження електронного тахеометра SET 330 R // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва.– Львів: Нац. ун-т “Львівська політехніка”. – 2006. – Вип. 1(11). – С.63–68.