Реферат: Шатурская грэс-5 имени В. И. Ленина

Другие курсовые МИИГАиК на www.Mgugik.Net




1.1.Краткая характеристика исследуемых сооружений и их схема размещения


Шатурская ГРЭС-5 имени В. И. Ленина — тепловая электростанция (ГРЭС) мощностью 1100 МВт, расположенная в городе Шатура Московской области. Одна из старейших электростанций в России. Построена в 1925 при реализации плана ГОЭЛРО. Первоначально работала на торфе, сейчас основной вид топлива — природный газ.

Рельеф Московской области преимущественно равнинный; западную часть занимают холмистые возвышенности (высоты больше 160 м). Почти весь запад и север Московской области занимает моренная Московская возвышенность с хорошо выраженными речными долинами, наибольшую среднюю высоту (около 300 м, в районе Дмитрова) имеющая в пределах Клинско-Дмитровской гряды, а верхнюю точку (310 м) у д. Шапкино Можайского района. Климат Московской области умеренно континентальный, сезонность чётко выражена; лето тёплое, зима умеренно холодная. Период со среднесуточной температурой ниже 0 °C длится 120—135 дней, начинаясь в середине ноября и заканчиваясь в конце марта. Среднегодовая температура на территории области колеблется от 2,7 до 3,8 °C. Самый холодный месяц — январь (средняя температура на западе области −10 °C). С приходом арктического воздуха наступают сильные морозы (ниже −20 °C), которые длятся до 40 дней в течение зимы (но обычно морозные периоды намного менее продолжительны. Зимой (особенно в декабре и феврале) часты оттепели, вызываемые атлантическими и (реже) средиземноморскими циклонами; они, как правило, непродолжительны, средняя длительность их 4 дня, общее число с ноября по март — до пятидесяти. Снежный покров обычно появляется в ноябре (хотя бывали годы, когда он появлялся в конце сентября и в декабре), исчезает в середине апреля (иногда и ранее, в конце марта). Постоянный снежный покров устанавливается обычно в конце ноября; высота снежного покрова — 25—50 см. Почвы промерзают на 65—75 см.


Помимо электростанции на этой территории располагается административный корпус №4 и жилой массив. ГРЭС – 5 состоит из самого здания электростанции, а административный корпус и жилой массив представляют собой бескаркасные конструкции. Жилой массив представляет собой комплекс кирпичных зданий. Административный корпус №4 состоит из одного панельного 5-ти этажного здания.

Комплекс ГРЭС-5 состоит из: бытового помещения, эстакады 1-го подъема, эстакады 2-го подъема, четырнадцати котлов и семи турбогенераторов.

Схемы размещения исследуемых сооружений, глубинных реперов и состав самой ГРЭС - 5 показаны на рис.1.1, рис.1.2. и рис 1.3.


1.2.Назначение геодезических измерений и их технические требования


Главная цель наблюдений – это определение величин деформации для оценки устойчивости сооружения и принятия своевременных профилактических мер, обеспечивающих его нормальную работу. Кроме того, по результатам наблюдений проверяется правильность проектных расчетов, и выявляются закономерности, позволяющие прогнозировать процесс деформации.

Наблюдения за деформациями сооружений представляют собой комплекс измерительных и описательных мероприятий по выявлению величин деформаций и причин их возникновения.

Для сложных и ответственных объектов наблюдения начинают одновременно с проектированием. На площадке будущего строительства изучают влияние природных факторов и в этот же период создают систему опорных знаков с тем, чтобы заранее определить степень их устойчивости. Наблюдения непосредственно за сооружением начинают с момента начала его возведения и продолжают в течение всего строительного периода. Для крупных сооружений наблюдения продолжают и в период эксплуатации. В зависимости от характера сооружения, природных условий и т.д. наблюдения могут быть закончены при прекращении деформаций, а могут продолжаться и на протяжении всего эксплуатационного периода.


Технические требования, предъявляемые к точности результатов:

Величины осадок Si точек сооружений относительно отметки Нгр опорного репера с точностью, характеризующейся средней квадратической ошибкой msi= 1.5 мм.

Величины разностей ΔSi осадок S1 и S2 двух точек 1и 2 закрепленных на сооружении, относительно друг друга с точностью, характеризующейся средней квадратической ошибкой mΔS1-2=1.0мм.

Деформации сооружений возникают в связи с воздействием различных природных и антропогенных (техногенных) факторов, как на основание, так и на само сооружение. В общем случае под деформацией понимают изменение формы объекта наблюдений.

Деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, называют осадками. Просадками называют деформации, происходящие в результате уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительно с ними действующих факторов, таких, как, например, замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замёрзшем грунте и т.д.

Математическая характеристика осадок фундаментов выражается величинами вертикальных отрезков, опущенных с первоначальной плоскости, образованной подошвой фундамента, до пересечения с деформированной поверхностью основания. В случаях, когда эти отрезки равны, осадки равномерные, если отрезки не равны, - неравномерные.

С течением времени осадки от собственного веса сооружений прекращаются. При этом, как правило, на песчаных грунтах осадки характеризуются большими скоростями в начальный период с последующим быстрым затуханием. В глинистых грунтах, наоборот, осадки происходят с незначительными скоростями вначале и медленно затухают многие годы.


^ 1.3. Периодичность наблюдений


Периодичность наблюдений зависит от вида сооружения, периода его работы, скорости изменения деформации и других факторов. На каждом этапе возведения или эксплуатации сооружения , наблюдения за его деформациями производят через определенные промежутки времени, называемые циклами.

Выбор интервала времени между последовательными циклами наблюдений, наряду с обоснованием точности , имеет существенное значение. Разумно потребовать, чтобы частота систематических наблюдений обеспечивала возможность суждения о неизменности характера процесса деформации, с одной стороны, и не пропустить момента его изменения с другой.

Первый цикл наблюдений начинают после возведения фундамента, когда вес сооружения достигнет примерно ¼ его полного веса. Последующие циклы измерений осадок производят при достижении нагрузки в 50, 75, 100% полного веса сооружения.

Оптимальной схемой для наблюдений за деформациями данного сооружения будут являться наблюдения два раза в год (в сентябре и апреле).



^ Краткие сведения о применяемых методах и выбор метода наблюдений


Для наблюдений за осадками сооружений и их оснований применяют следующие геодезические методы:

геометрическое нивелирование (коротким лучом до 25 м);

тригонометрическое нивелирование (лучом до 100 м);

гидростатическое нивелирование переносными приборами или при помощи стационарной системы;

фотограмметрическая или стереофотограмметрическая съёмки.

5) микронивелирование

На прецизионных сооружения может использоваться метод микронивелирования.


^ Способ тригонометрического нивелирования позволяет определять осадки точек, расположенных на существенно разных высотах, в труднодоступных местах. Такие случаи возника­ют при наблюдениях за высокими зданиями, башнями, плотина­ми, при производстве измерений через препятствия. Наиболее высокая точность порядка 0,1 мм обеспечивается при коротких (до 100 м) лучах визирования с применением высоко­точных теодолитов типа Т2 и специальной методики измерений, позволяющей измерять зенитные расстояния с погрешностью порядка 5". Кроме того, методика предусматривает однообразную ни всех циклах установку теодолита и его тщательное исследова­ние, строгую вертикальность реек, выбор времени и условий наблюдений для уменьшения влияния вертикальной рефракции и рил других мероприятий, направленных на ослабление действий различных источников погрешностей. Расстояния до определя­емых точек должны измеряться с погрешностью 3... 5 мм.

Гидронивелирование обеспечивает такую же точность, как и геометрическое нивелирование, но применительно к наблюдениям за осадками позволяет создавать стационарные авто­матизированные системы с дистанционным съемом информации. При использовании гидростатического нивелирования приме­няют различные системы, конструкция которых зависит от условия проведения работ, требуемой точности и от способа измере­ния положения уровня жидкости относительно отсчетных индексов измерительных сосудов.

^ Способ микронивелирования применяют при наблюдениях за взаимным высотным положением близко расположенных на расстоянии 1,0... 1,5 м точек. Такие задачи возникают при получении осадок и наклонов отдельных конструкций: фундаментов, балок, ферм, технологического оборудования. Измерения вы­полняют с помощью микронивелира.

^ Фото и стереофотограмметрический способы.

В зависимости от решаемой задачи, условий фотосъемки, вида сооружения применяют следующие способы:

фотограмметрический — деформации определяются в одной Вертикальной плоскости XOZ, т.е. в плоскости, параллельной плоскости ости фотоснимка;

стереофотограмметрический — деформации определяются по вправлениям всех трех координат.

При фотограмметрическом способе фотографирование произ­носят с одной точки при неизменном положении фотокамеры в циклах. При этом плоскость прикладной рамки, по возможности, устанавливают параллельно основной плоскости сооружения. Для вычисления деформаций, кроме измерения координат или параллаксов, на снимках необходимо знать расстояние фотокамеры и объекта и фокусное расстояние объектива фотокамеры.

При стереофотограмметрическом способе фотографирование съемку производят в циклах с двух точек базиса известной длиной, в результате чего получают стереопару.

В обоих способах обработку снимков производят в основном на стереокомпараторе или на компьютере.

Тщательно выполненные измерения и соответствующий учет ориентирования позволяют определять деформации сооружений фотограмметрическими способами со средней квадратической погрешностью менее 1,0 мм. Таким образом наиболее оптимальным методом в данном случае является метод геометрического нивелирования, исходя из конструкции сооружения и его габаритов.


^ 2.5 Схема размещения геодезических знаков на объекте


Осадочные марки размещают приблизительно на одном уровне, располагая их по периметру сооружения и его углам, вдоль продольных и поперечных осей фундамента, на стыках соседних блоков, по сторонам осадочно-температурных швов, в зонах с наибольшими динамическими нагрузками и с наиболее благоприятными геологическими условиями. Схема размещения осадочных марок изображена на рис2.1 и рис.2.2.


2.6 Проектирование схемы нивелирных ходов

Схемы нивелирных ходов предназначены для определения отметок всех осадочных марок, относительно исходного глубинного репера.

Схемы нивелирных ходов :

Нивелирные хода располагают между зданиями и сооружениями

Подходные нивелирные хода располагают между глубинными реперами и объектами

Нивелирные хода расположенные внутри здания или снаружи , ведут по осадочным маркам и замкнутыми полигонами.

Требования предъявляемые к проектированию измерений

Максимальная длина визирного луча для подходных ходов и ходов внутри зданий и сооружений составляет не более 40 м

Минимальная длина плеча в схемах нивелирных ходов составляет 5м

Все измеряемые превышения независимо от длин плеч с достаточной степенью приближения можно считать равноточными.

Схемы нивелирных ходов по осадочным маркам на объектах и общая схема нивелирных ходов приведены на рис.2.3, рис.2.4, рис.2.5 и рис.2.6.


Описание схем нивелирных ходов

Объект ГРЭС-5




Кол-во полигонов

15

Кол-во секций

47

Кол-во узловых точек

30




Объект Административный корпус №4




Кол-во полигонов

1

Кол-во секций

4

Кол-во узловых точек

2




Жилой массив




Кол-во полигонов

7

Кол-во секций

26

Кол-во узловых точек

18


Опорные знаки служат для закрепления в схеме изме­рения деформаций тех пунктов, положение которых принима­ется на протяжении всего периода исследований неизменным в пределах заданного допуска, назначаемого в зависимости от точности наблюдений.

Пунктов, закрепляемых опорными знаками, может быть несколько, но лишь один из них принимается в качестве исходного для определения величин деформаций. Наличие не­скольких опорных знаков позволяет осуществлять контроль за устойчивостью их положения. Конструкция опорных знаков должна обеспечивать как их длительную сохранность для неизменности схемы измерений во всех циклах наблюдений, так и максимальную стабильность положения в плане и по высоте для надежного определения величин деформаций.


Деформационные знаки закладываются непосред­ственно на исследуемом сооружении, составляя с ним одно це­лое. По наблюдениям за положением марок судят о деформа­циях сооружения в различных его частях, поэтому надежность закрепления их на элементах сооружения является важным условием. Размещение и количество деформационных знаков должно быть таким, чтобы наиболее полно выявить деформа­ции сооружения, иметь возможность включить их в схему на­блюдений и производить предусмотренные этой схемой геоде­зические измерения в благоприятных условиях. Они должны быть расположены в характерных точках сооружения и мес­тах, где ожидаются наибольшие деформации. Но число знаков не должно быть особенно большим, так как это может привес­ти к увеличению объема измерений и времени производства одного цикла наблюдений. Фактор времени при наблюдениях за деформациями имеет важное значение. Во время цикла наблю­дений происходящие деформации не должны влиять на точ­ность выполняемых измерений. Выбор местоположения знаков зависит также от конструктивных особенностей сооружений, включающих фундаменты, значительное число сопряженных между собой несущих строительных конструкций, взаимосвя­занных элементов технологического оборудования.

Конструкция деформационных знаков, также как и опорных, определяется их целевым назначением (какие виды деформа­ций измеряются), способом крепления, возможностью установ­ки на них измерительного оборудования. Они бывают плано­выми, высотными и планово-высотными и отличаются многооб­разием конструкций.

Вспомогательные знаки служат для закрепления дополнительных пунктов в случае невозможности расположить опорные вблизи исследуемого сооружения. В схеме измерения они являются связующими для передачи координат и высоты от опорных пунктов к деформационным знакам. Стабильность

Высотные знаки служат для наблюдений за осадками и другими видами деформаций, определяемыми по изменениям высот точек сооружения.

В качестве опорных высотных знаков применяют глубинные реперы в виде столбов, труб, натянутых струн, закрепляемых одним концом в скважине на глубине скальных пород. Верхняя часть реперов оформляется в виде сферической головки, несу­щей отметку, шкалой, реже оконтуренной плоскостью. Конст­рукция репера должна обеспечивать стабильность его положе­ния по высоте при возможных колебаниях температуры.


^ Обработка схемы сети в программе PGN


Наименование обрабатываемой сети nivelipovanie

Количество узловых точек сети 51

Количество исходных точек 1

Априорная С.К.О. единицы веса 1.00

Тип решаемой задачи оценка точности

Описание превышений

┌──────┬────────┬────────┬─────────┬──────────┬───────────┐

│ NN │ начало │ конец │ 1/p │ h ( m ) │ l ( mm ) │

├──────┼────────┼────────┼─────────┼──────────┼───────────┤

│ 1 │ 52 │ 1 │ 11.00 │ - │ - │

│ 2 │ 1 │ 2 │ 16.00 │ - │ - │

│ 3 │ 2 │ 1 │ 29.00 │ - │ - │

│ 4 │ 2 │ 3 │ 2.00 │ - │ - │

│ 5 │ 3 │ 50 │ 14.00 │ - │ - │

│ 6 │ 50 │ 3 │ 19.00 │ - │ - │

│ 7 │ 50 │ 15 │ 5.00 │ - │ - │

│ 8 │ 15 │ 14 │ 5.00 │ - │ - │

│ 9 │ 15 │ 27 │ 2.00 │ - │ - │

│ 10 │ 27 │ 26 │ 1.00 │ - │ - │

│ 11 │ 27 │ 24 │ 1.00 │ - │ - │

│ 12 │ 24 │ 25 │ 1.00 │ - │ - │

│ 13 │ 25 │ 26 │ 2.00 │ - │ - │

│ 14 │ 26 │ 28 │ 2.00 │ - │ - │

│ 15 │ 28 │ 25 │ 4.00 │ - │ - │

│ 16 │ 27 │ 28 │ 5.00 │ - │ - │

│ 17 │ 24 │ 23 │ 1.00 │ - │ - │

│ 18 │ 23 │ 20 │ 1.00 │ - │ - │

│ 19 │ 20 │ 21 │ 1.00 │ - │ - │

│ 20 │ 21 │ 22 │ 2.00 │ - │ - │

│ 21 │ 22 │ 23 │ 1.00 │ - │ - │

│ 22 │ 22 │ 21 │ 6.00 │ - │ - │

│ 23 │ 20 │ 19 │ 5.00 │ - │ - │

│ 24 │ 19 │ 18 │ 1.00 │ - │ - │

│ 25 │ 19 │ 16 │ 2.00 │ - │ - │

│ 26 │ 16 │ 17 │ 1.00 │ - │ - │

│ 27 │ 17 │ 18 │ 2.00 │ - │ - │

│ 28 │ 18 │ 17 │ 6.00 │ - │ - │

│ 29 │ 16 │ 29 │ 4.00 │ - │ - │

│ 30 │ 29 │ 1 │ 3.00 │ - │ - │

│ 31 │ 29 │ 4 │ 8.00 │ - │ - │

│ 32 │ 4 │ 7 │ 1.00 │ - │ - │

│ 33 │ 4 │ 5 │ 1.00 │ - │ - │

│ 34 │ 5 │ 6 │ 1.00 │ - │ - │

│ 35 │ 6 │ 5 │ 5.00 │ - │ - │

│ 36 │ 6 │ 7 │ 1.00 │ - │ - │

│ 37 │ 7 │ 8 │ 1.00 │ - │ - │

│ 38 │ 8 │ 11 │ 1.00 │ - │ - │

│ 39 │ 8 │ 9 │ 1.00 │ - │ - │

│ 40 │ 9 │ 10 │ 1.00 │ - │ - │

│ 41 │ 10 │ 11 │ 1.00 │ - │ - │

│ 42 │ 10 │ 9 │ 5.00 │ - │ - │

│ 43 │ 11 │ 14 │ 1.00 │ - │ - │

│ 44 │ 11 │ 12 │ 1.00 │ - │ - │

│ 45 │ 12 │ 13 │ 1.00 │ - │ - │

│ 46 │ 13 │ 12 │ 5.00 │ - │ - │

│ 47 │ 14 │ 15 │ 5.00 │ - │ - │

│ 48 │ 15 │ 49 │ 15.00 │ - │ - │

│ 49 │ 49 │ 29 │ 15.00 │ - │ - │

│ 50 │ 29 │ 30 │ 5.00 │ - │ - │

│ 51 │ 30 │ 29 │ 5.00 │ - │ - │

│ 52 │ 30 │ 51 │ 9.00 │ - │ - │

│ 53 │ 51 │ 31 │ 10.00 │ - │ - │

│ 54 │ 31 │ 32 │ 9.00 │ - │ - │

│ 55 │ 31 │ 35 │ 6.00 │ - │ - │

│ 56 │ 35 │ 32 │ 15.00 │ - │ - │

│ 57 │ 32 │ 33 │ 1.00 │ - │ - │

│ 58 │ 33 │ 34 │ 15.00 │ - │ - │

│ 59 │ 34 │ 33 │ 15.00 │ - │ - │

│ 60 │ 34 │ 37 │ 1.00 │ - │ - │

│ 61 │ 37 │ 38 │ 5.00 │ - │ - │

│ 62 │ 37 │ 39 │ 15.00 │ - │ - │

│ 63 │ 39 │ 38 │ 6.00 │ - │ - │

│ 64 │ 39 │ 40 │ 1.00 │ - │ - │

│ 65 │ 40 │ 41 │ 8.00 │ - │ - │

│ 66 │ 40 │ 36 │ 16.00 │ - │ - │

│ 67 │ 36 │ 35 │ 1.00 │ - │ - │

│ 68 │ 36 │ 41 │ 5.00 │ - │ - │

│ 69 │ 41 │ 43 │ 1.00 │ - │ - │

│ 70 │ 43 │ 44 │ 5.00 │ - │ - │

│ 71 │ 44 │ 43 │ 5.00 │ - │ - │

│ 72 │ 44 │ 45 │ 1.00 │ - │ - │

│ 73 │ 45 │ 46 │ 2.00 │ - │ - │

│ 74 │ 46 │ 45 │ 7.00 │ - │ - │

│ 75 │ 46 │ 47 │ 1.00 │ - │ - │

│ 76 │ 47 │ 48 │ 2.00 │ - │ - │

│ 77 │ 48 │ 42 │ 3.00 │ - │ - │

│ 78 │ 42 │ 47 │ 5.00 │ - │ - │

│ 79 │ 42 │ 38 │ 1.00 │ - │ - │

│ 80 │ 48 │ 52 │ 14.00 │ - │ - │

└──────┴────────┴────────┴─────────┴──────────┴───────────┘


О ц е н к а т о ч н о с т и ф у н к ц и й .

┌─────┬──────┬───────┬─────────────┬───────────┐

│ N │ нач. │ кон. │ Q f │ Mf(mm/'') │

├─────┼──────┼───────┼─────────────┼───────────┤

│ 1 │ 4 │ 7 │ 0.713501 │ 0.84 │

│ 2 │ 5 │ 6 │ 0.649957 │ 0.81 │

│ 3 │ 16 │ 19 │ 1.198896 │ 1.09 │

│ 4 │ 17 │ 18 │ 1.077348 │ 1.04 │

└─────┴──────┴───────┴─────────────┴───────────┘


Р Е З У Л Ь Т А Т Ы О Б Р А Б О Т К И

┌──────┬───────────┬───────────┬────────┐

│ NN │ H ( m ) │ Q │ M (mm) │

├──────┼───────────┼───────────┼────────┤

│ 1 │ - │ 8.980 │ 3.0 │

│ 2 │ - │ 15.834 │ 4.0 │

│ 3 │ - │ 16.440 │ 4.1 │

│ 4 │ - │ 15.136 │ 3.9 │

│ 5 │ - │ 15.661 │ 4.0 │

│ 6 │ - │ 15.696 │ 4.0 │

│ 7 │ - │ 15.253 │ 3.9 │

│ 8 │ - │ 15.330 │ 3.9 │

│ 9 │ - │ 15.813 │ 4.0 │

│ 10 │ - │ 15.812 │ 4.0 │

│ 11 │ - │ 15.326 │ 3.9 │

│ 12 │ - │ 16.326 │ 4.0 │

│ 13 │ - │ 17.160 │ 4.1 │

│ 14 │ - │ 15.240 │ 3.9 │

│ 15 │ - │ 14.614 │ 3.8 │

│ 16 │ - │ 13.646 │ 3.7 │

│ 17 │ - │ 14.306 │ 3.8 │

│ 18 │ - │ 14.592 │ 3.8 │

│ 19 │ - │ 14.313 │ 3.8 │

│ 20 │ - │ 15.506 │ 3.9 │

│ 21 │ - │ 16.061 │ 4.0 │

│ 22 │ - │ 16.053 │ 4.0 │

│ 23 │ - │ 15.486 │ 3.9 │

│ 24 │ - │ 15.380 │ 3.9 │

│ 25 │ - │ 15.865 │ 4.0 │

│ 26 │ - │ 15.803 │ 4.0 │

│ 27 │ - │ 15.238 │ 3.9 │

│ 28 │ - │ 16.479 │ 4.1 │

│ 29 │ - │ 10.587 │ 3.3 │

│ 30 │ - │ 11.837 │ 3.4 │

│ 31 │ - │ 14.514 │ 3.8 │

│ 32 │ - │ 15.865 │ 4.0 │

│ 33 │ - │ 16.045 │ 4.0 │

│ 34 │ - │ 15.052 │ 3.9 │

│ 35 │ - │ 14.417 │ 3.8 │

│ 36 │ - │ 14.343 │ 3.8 │

│ 37 │ - │ 14.607 │ 3.8 │

│ 38 │ - │ 12.484 │ 3.5 │

│ 39 │ - │ 14.321 │ 3.8 │

│ 40 │ - │ 14.467 │ 3.8 │

│ 41 │ - │ 13.924 │ 3.7 │

│ 42 │ - │ 11.993 │ 3.5 │

│ 43 │ - │ 13.948 │ 3.7 │

│ 44 │ - │ 13.535 │ 3.7 │

│ 45 │ - │ 13.181 │ 3.6 │

│ 46 │ - │ 12.414 │ 3.5 │

│ 47 │ - │ 11.782 │ 3.4 │

│ 48 │ - │ 10.729 │ 3.3 │

│ 49 │ - │ 18.898 │ 4.3 │

│ 50 │ - │ 16.498 │ 4.1 │

│ 51 │ - │ 14.607 │ 3.8 │

└──────┴───────────┴───────────┴────────┘


3. 7.Оценка проекта схемы нивелирных ходов

С.к.о. единицы веса это вспомогательное число, которое равно среднеквадратической ошибке такого измерения, вес которого равен 1.

В данном проекте в качестве ошибки единицы веса, при использовании способа геометрического нивелирования, чаще всего принимают с.к.о превышения измеренного на станции по 2-м шкалам в одном направлении, при максимально допустимой длине визирного луча 40м.

Общая схема нивелирных ходов на объекте, изображена на рис.3.1.


hдi =0,5(hо+hд)i,

hдi+j=0,5(hо+hд)i+j,


В общем случае, в качестве µ может быть принята любая ошибка превышения, которая не зависела бы от числа линий в нивелирном ходе и была бы удобной для перехода к составляющим ее отдельным источникам ошибок при разработке методики измерений.

msi=µ√(2QHi),


m∆sij=µ√(2Qi.j), где


ms - с.к.о. определения осадки любой i-той точки схемы;

m∆s - с.к.о. определения разница осадок двух точек i и j;

QHi - обратный вес функции определения отметки i-той точки;

Qi.j - обратный вес функции определения превышения между точками i и j,

имеющими наибольший обратный вес.

mhcт = 0.24mm

mhcт = 0.65mm


Таким образом было вычислены среднеквадратические ошибки единицы веса учитывая которые, разработаем методику высокоточного геометрического нивелирования и обоснуем выбранную методику.


3.8.Обоснование методики нивелирования


Под методикой высокоточных инженерно-геодезических измерений понимается совокупность действий, из которых состоит процесс измерения одной величины, вес которой равен единице, и технических правил, соблюдение которых при измерениях и обработке результатов приведёт к целенаправленному ослаблению влияний источников ошибок.

Следовательно, для разработки методики наблюдений за осадками необходимо на основе предвычисленной главной характеристики точности обосновать:

основные допуски на влияние отдельных источников ошибок;

практические рекомендации, направленные на ослабление влияний основных источников погрешностей на отклонение Δ или me;

рабочие (служебные) допуски на разности, расхождения и невязки сумм измерений.

Под основными допусками понимают величины ничтожно малых погрешностей:

mi= mhст/K ; ∆i=2,5mhст


Коэффициент К выбирается в зависимости от жёсткости предъявляемых требований к точности (чем они выше, тем выше коэффициент К) и чувствительности исследуемого сооружения к деформациям.

Принимая , а также учитывая, что m=0.24мм (см. "Выбор методики наблюдений и оценка проекта схемы нивелирного хода") получим:

mi ≤0.05mm


∆i≤ 0.12mm

Для того, чтобы обеспечить главную характеристику методики нивелирования, необходимо рассмотреть те источники ошибок, которые в процессе измерения и обработки оказывают влияние на непосредственно измеренный "взгляд" или на вычисленное превышение, вес которого принят равным единице.

По природе происхождения ошибки измерений при геометрическом нивелировании подразделяют на три группы: личные, инструментальные и ошибки, вызванные влиянием внешней среды. Все перечисленные группы ошибок разделяют на систематические и случайные. При высокоточном нивелировании необходимо с особой тщательностью выявлять источники систематических ошибок, а также предусмотреть меры по существенному ослаблению их влияния на измеряемые превышения, потому как систематические ошибки представляют наибольшую опасность для достоверности результатов. Также следует свести к минимуму влияние и случайных ошибок.


3.8.1. Ошибки, обусловленные несовершенством приборов


К данной группе ошибок относят ошибки, обусловленные недостатками изготовления, сборки и юстировки нивелира, а также погрешностями работы отдельных его узлов и нивелира в целом.

1. Среднее квадратическое отклонение из-за неточного совмещения изображений концов пузырька уровня (или неточной установки визирной линии компенсатором) не должно превышать основной допуск, т.е.

mсов= mсов” D/ρ ≤ m i =0.05


Учитывая, что:p=206265с D= 40000mm получим mсов”≤ 0.2”. Цена деления уровня (на 2 мм) определится из формулы:

mсов=(1,5 t D 10-4 / Г) ≤ 0.18 =0,05


Для будем иметь: t ≤ 12”.

На основании полученного результата рекомендуется прибор с t≤12”.Например, нивелир Н-05К, снабжённый компенсатором, он заметно снизит трудоёмкость работ.

2. Среднее квадратическое отклонение mвиз измерения превышения из-за неточного введения (визирования) изображения штриха шкалы рейки в клиновидный биссектор сетки нитей должно быть в интервале основного допуска m i ≤0,05

mвиз=0,044 D/Г + 1,8/(D Г) ≤ mi=0,05


D=10м получаем, что увеличение зрительной трубы должно быть не меньше Г≥20х

3. Отклонение превышения, возникающее от несоблюдения главного условия нивелира и из-за неравенства плеч на станции, не должно выходить за пределы основного допуска, т.е.

∆i=( Dз-Dп) i/ρ ≤ 0,12


Если угол , то неравенство плеч Dз-Dп ≤0.12м

4. Ошибки из-за мёртвого хода наводящего винта оптического микрометра. При наличии мёртвого хода отсчёты по шкале микрометра (при наведении биссектора на один и тот же штрих рейки ввинчиванием и вывинчиванием головки оптического микрометра) не равны друг другу. Для исключения влияния этой ошибки необходимо наведение заканчивать на ввинчивание.


5. Отклонение взгляда из-за перефокусирования зрительной трубы должно быть в пределах основного допуска ∆i =0.12, т.е.


∆фок=∆I D/ρ ≤ 0.12


Так как D=40 000 мм, получим∆ фок=0.02”. Рекомендуется не перефокусировать трубу при наблюдениях на заднюю и переднюю рейки.


3.8.2. Ошибки, обусловленные несовершенством конструкции реек и ошибками их установки на точку

1. Отклонение "взгляда" из-за неточного нанесения делений шкал рейки состоит из случайной и систематической частей, каждая из которых не должна выходить за пределы основного допуска ∆ 1 =0.12 мм, а именно:

доп.ш 0,12 мм; доп. ш 0,12 мм


Следовательно, для обеспечения допуска ∆1=0.12 мм необходимо использовать рейки, случайная погрешность штрихов шкал которых не выходит за пределы . Для инварных реек находится в пределах 0,07-0,1 мм, что удовлетворяет установленному требованию. В случае использования реек с большим, чем ∆1=0.12 мм, возможно вводить поправку в соответствующие отсчёты.

Влияние погрешности превышения штрихов шкалы рейки на определяемую осадку можно свести к минимуму, при соблюдении условия: . Необходимо применять один и тот же комплект реек в каждом цикле наблюдений. Устанавливать рейки необходимо на те же марки, что и в предыдущих циклах.


2. Среднее квадратическое отклонение "взгляда" из-за случайного наклона и внецентренной установки рейки определяется так:



где b – высота луча визирования над точкой, на которой установлена рейка, – средний угол наклона рейки от её отвесного положения в момент отсчёта. Исследуемое отклонение состоит из двух частей, каждая из которых не должна превышать основного допускаmi 0,05, т.е.

mi = 0,05 мм;

mi = 0,05 мм

При v = 25' и 3438' будем иметь:


bдоп ≤ 0.18 м;

aдоп ≤ 2.7 мм;


Из произведённых вычислений можно сделать вывод, что при нивелировании по всем ходам нельзя превышать допустимую высоту луча визирования b.


3. Ошибки из-за неравенства высот нулей реек и несовпадения нулей основных шкал с плоскостью пяток можно устранить, если при нивелировании применять чётное число станций.


3.8.3. Ошибки, обусловленные влиянием внешней среды

Ошибка вызванная оседанием костылей.

Состоит из двух частей: во время работы на станции и во время перехода. По исследованиям ЦНИИГАиК, систематическая погрешность, вызванная действием собственной массы костыля, массы рейки и нажимом на рейку, составляет 0,03 - 0,08 мм в зависимости от грунта.

Поэтому не целесообразно использовать башмаки и костыли. Вместо них рекомендую закреплять постоянные связующие точки, размещая их вблизи горизонта прибора на данной станции. Измерения на станции следует выполнять строго по симметричной во времени программе: Зо ,По Пд Зд и По Зо Зд Пд


-Погрешность превышения из-за вертикального перемещения штатива по исследованиям ЦНИИГАиК составляет 0,02мм ( из методических указаний). Рекомендую надежно защищать штатив от вибраций и тепловых изменений.


-Погрешность превышения из-за влияния вертикальной составляющей рефракции

можно в некоторой степени ослабить до величины меньшей допуска 0,08 мм если следовать рекомендациям изложенным в предыдущих пунктах.

Так же необходимо предохранять прибор и рейки от прямых солнечных лучей, вибраций, влаги.


^ 3.9. Расчёт рабочих допусков

В процессе полевых измерений и последующих вычислений выполняют обязательный контроль полученных результатов с целью установления их пригодности для дальнейшей обработки и установления грубых ошибок в качестве первичных критереев используют так называемые рабочие допуски.

Эти допуски должны быть достаточными для того чтобы своевременно обнаружить грубые промахи, но вместе с этим они не должны приводить к необоснованной отбраковке доброкачественных измерений.

Допустимые разности двойных измерений рассчитываются в зависимости от вида превышения которые приведены в таблице


Таблица 6

Вид превышения

h

Q

А

h'a: h"a

2

Б

hб

1

В

hв

0.5


h'a =h0=Зо-По hб=0.5(h'a+h"a) h"a=hд=Зд-Пд hв=0.5(h'б+h"б)


Допустимая разность двойных равноточных превышений вычисленных по основной и дополнительным шкалам на станции определяется:

доп dА ≤ 3 mhст √(2QА)


соответственно dА ≤1.44 мм

Разность равноточных превышений в ходе прямо и обратно

доп dБ ≤ 3 mhст √(2QБ)


соответственно dБ ≤1.02 мм

Допустимая разность превышений из хода при двух горизонтах прибора

доп dВ ≤ 3 mhст √(2QВ)


соответственно dВ ≤0.72 мм

Допустимая невязка в замкнутом полигоне, где QΘ – обратный вес замкнутого полигона, равный количеству станций в полигоне.


доп WΘ ≤ t mh √QΘ


Таблица 7

Допустимая невязка суммы превышений в замкнутом полигоне.