Разработка методов анализа деформаций подземных сооружений

Опыт эксплуатации подземных видов транспорта неопровержимо доказал, что лучшим видом современного городского транспорта является метрополитен. Следовательно, задача улучшения благоустройства городов и населенных мест непосредственно связана с развитием сети метрополитенов в городах и сооружением необходимых для этого тоннелей. В Росси в целом, а в. г. Москве особенно накоплен огромный опыт строительства и эксплуатации метрополитена. Так, в технико-экономических основах генерального плана г. Москвы намечается довести протяженность линий метрополитена до 320 км, построить свыше 100 станций и 300 вестибюлей. Практически ежегодно открываются новые станции, ведется освоение таких новшеств как легкое и монорельсовое метро. Опыт ведения геодезических измерений в г. Москве при строительстве и эксплуатации сооружений метрополитена целесообразно применить при выполнении аналогичных работ в г. Тегеране — столице Исламской Республики Иран.

Таким образом, тоннели являются необходимым звеном в строительстве подземных инженерных сооружений, связанных с ростом и развитием народного хозяйства страны. В связи с этим геодезические работы находят широкое применение при тоннелестроении.

Геодезическо-маркшейдерские работы являются ответственным процессом на всех этапах строительства метрополитенов, транспортных тоннелей и многих других крупных строительных объектов. От своевременного и качественного выполнения геодезическо-маркшейдерских работ во многом зависят качество, сроки и эксплуатационный эффект использования строящихся объектов.

Руководящим органом, выполняющим все организационные, функционально-технологические задачи по выполнению этих работ является геодезическо-маркшейдерская служба, отвечающая за качественное их выполнение, как составную часть всего технологического комплекса работ строящегося объекта.

Исследования в этой области способствуют достижению более высоких точностей, как при наблюдении, так и при вычислениях. Новые разработки позволяют автоматизировать работу в тоннеле и способствуют сокращению времени затрачиваемого на измерение углов и расстояний.

В процессе строительства тоннелей метрополитена, после установки колец тоннеля возникают различного рода деформации. Для обеспечения безаварийной эксплуатации метрополитена за развитием деформаций подземных сооружений метрополитена ведутся постоянные и высокоточные геодезические измерения.

До недавнего времени измерения проводились мерными жезлами, с помощью которых было сложно с достаточной точностью определить эти отклонения. В настоящее время, благодаря исследованиям и новым разработкам точность измерений значительно повысилась благодаря применению геодезических приборов и ручных лазерных светодальномеров (лазерных рулеток).

Внедрение новых методов и средств геодезических измерений должно сопровождаться и новой методикой обработки результатов измерений. Только комплексное решение задачи позволит добиться максимальной эффективности и будет отвечать современным требованиям.

Перед автором диссертации была поставлена задача: изучить особенности выполнения геодезических работ в г. Москве, внедрить в производство наблюдений за деформациями колец тоннеля в г. Тегеране современные средства измерения и методы математической обработки результатов измерений.

Данная работа содержит 84 страницы машинописного текста, состоит из трех разделов с подразделами, включающими в себя три таблицы и 24 рисунка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Развитие городского транспорта в Тегеране ведется активными темпами. К настоящему времени уже активно эксплуатируются линии современного метро, и в ближайшем будущем сеть метрополитена Тегерана будет существенно развита. Учитывая, что геологические условия в зоне строительства тоннелей являются сложными, проблема наблюдений за деформациями обделок тоннелей является важной и актуальной задачей.

Надежное определение положения колец тоннеля возможно лишь при высокоточных методах передачи координат и дирекционных углов в подземные геодезические сети. В связи с этим в диссертации автором разработана эффективная методика ориентирования сторон подземной поли-гонометрии методом двух шахт. При этом через стволы шахт передаются только координаты. При этом исключается трудоемкая операция передачи дирекционного угла к сторонам подземной полигонометрии. В диссертации выполнен подробный анализ точности как дирекционных углов, так и координат пунктов, который убедительно показал, что усовершенствованная методика ориентирования подземных геодезических сетей обеспечивает точность, необходимую как для строительства тоннелей, так и для изучения деформаций стен тоннелей.

Современные средства геодезических измерений, а именно, электронные тахеометры, позволяют выполнять высокоточные измерений в безотражательном режиме с точностью вполне удовлетворяющей точностным требованиям к определению деформаций колец тоннеля (2−5 мм). В связи с этим автором диссертации была поставлена научная задача: разработать математический аппарат эффективной разработки результатов измерений с возможностью объективной оценки точности результатов измерений. Автором составлена математическая модель, связывающая результаты измерений с деформационными характеристиками стенок тоннелей:

Д + А,)2 = 5? + X1 + У1 -2¹²+У2 соефг-, где X, У — координаты центра тоннеля относительно точки стояния инструмента- - вероятнейший радиус тоннеля.

Учитывая, что определяемых неизвестных всего три, а результатов измерений значительно больше, появляется возможность использования метода наименьших квадратов для получения наиболее надежных значений искомых величин.

В диссертации рассмотрены два метода решения поставленной задачи. В первом случае удалось так преобразовать математическую модель формы тоннеля, что уравнивание и оценка точности свелась к коррелатно-му методу уравнивания. Для того чтобы более строго зафиксировать положение вероятнейшей окружности, уравнивание результатов измерений у? выполняется под двумя условиями: ^ = ^—"пип — минимум суммы ы Щ квадратов поправок в измеренные величины с учетом средних квадратичеп ских ошибок измерений и = ^ А2 -> шт — минимум суммы квадратов 1 уклонений наблюдаемых точек стенок тоннеля от вероятнейшей окружности. Как показали результаты практических расчетов, повышение точности измеряемых величин не является существенным, но это позволило ввести в обработку точностные характеристики измеренных величин и осуществить оценку точности искомых параметров, используя коррелатный метод с дополнительными неизвестными.

Разработанная методика обработки результатов измерений будет применена при анализе деформаций тоннелей метрополитена в Тегеране.