Закрепление нивелирных линий на местности

    Скачать с Depositfiles 
 
 
 
 
 
ЗАКРЕПЛЕНИЕ НИВЕЛИРНЫХ ЛИНИЙ НА МЕСТНОСТИ.
Требования к устойчивости и стабильности реперов
Геодезические знаки, закрепляемые в слое горных пород, подвергаются
деформациям и смещениям под действием различных, главным образом при-
родных, процессов.
Можно выделить три основных вида процессов, вызывающих деформацию
земной поверхности:
1. Экзогенные процессы, связанные с действием внешних физико-
географических факторов (изменение температуры и влажности воздушной сре-
ды, выпадение атмосферных осадков и т.д.). Эти процессы определяют режим
грунтовой среды.
2. Эндогенные (глубинные) процессы, вызывающие тектонические движе-
ния земной коры.
3. Техногенные (антропогенные), обусловленные деятельностью человека
(разработка полезных ископаемых, создание крупных гидротехнических соору-
жений и т.д.).
11
Под воздействием экзогенных факторов, геодезические знаки в процессе
их эксплуатации могут смещаться в вертикальном и горизонтальном направле-
ниях. Допустимые для геодезической практики пределы этих смещений вытека-
ют из точности определения геодезических пунктов. Величины смещений знаков
не должны выходить за пределы этой точности. При установленных допустимых
значениях следует исходить не из ошибки в наиболее слабом месте, а из ошиб-
ки одной передачи координат между смежными пунктами.
В нивелировании эта ошибка определения превышения в секции, т.е. ме-
жду соседними постоянными знаками. Современная точность нивелирования I
класса может быть охарактеризована ошибкой ±0,5-0,6 мм/км (случайная плюс
систематическая). При среднем расстоянии между смежными пунктами 4-5 км
ошибка нивелирования одной секции выразится величиной ± 0 ,6 5 = 1,2 мм. Од-
нако в обширных сетях I класса, в которых на проложение одного полигона за-
трачивается значительное время (нередко 10-15 лет), указанная ошибка отяго-
щается вертикальными сдвигами реперов, происходящими вследствие тектони-
ческих движений земной коры и деформаций грунтов в период проложения по-
лигонов. В связи с этим требования к постоянству вертикального положения ре-
перов на концах секции на линиях I класса могут быть снижены до ±2 мм. В «Ин-
струкции по нивелированию» предусматривается понижение точности результа-
тов нивелирования примерно в 2 раза при переходе от высшего класса к низше-
му. Это позволяет принять следующие величины вертикальных смещений репе-
ров, приведенные в табл.2.
Таблица 2 – Требования к стабильности вертикального
положения реперов нивелирных сетей
Класс ниве-
Допустимая величина вертикального
лирования
смещения, мм
I
±2,0
II
±4,0
III ±8,0
IV ±16,0
Факторы, влияющие на устойчивость и реперов.
Основными причинами смещения геодезических знаков являются дефор-
мации грунтов, происходящие под влиянием, главным образом, экзогенных про-
цессов. Изменения температуры и особенно влажности грунтов приводят к из-
менению их объема, и тем самым вызывают изменение положения знаков. Осо-
бенно значительные деформации достаточно увлажненного грунта могут проис-
ходить при его промерзании и протаивании.
12
Знак, заложенный в деятельный слой грунта (промерзающий слой) испы-
тывает действие сил, стремящихся его приподнять. Эти силы, обусловленные
пучением всего или части объема грунта, действуют на знак вертикально вверх
и приложены к боковой поверхности (касательные силы) или к подошве знака.
Чтобы избежать выпучивание знака нижнюю его часть обычно размещают
глубже промерзающего слоя грунта. Она снабжается якорем, чтобы увеличить
противодействие знака выпучиванию (рис.4). Если такое противодействие зна-
чительно, смерзшийся со стенками знака грунт при некотором критическом дав-
лении, оказываемом силами пучения, срывается со стенки, проскальзывая вверх
(рис.4, б). Затем вновь происходит смерзание грунта со стенками, наращивание
пучащих усилий вследствие дальнейшего промерзания грунта, соскальзывание
грунта по поверхности стенки вверх и т. д.
Рисунок 4. Схема действия сил морозного выпучивания на геодезический пункт с якорем
Если силы сопротивления выпучивания меньше сил выпучивания, про-
скальзывание грунта по стенке будет выражено слабее, чем в первом случае, а
при незначительных силах знак может подниматься вместе с пучащим грунтом
(рис.4, в). К концу зимы знак приподнимется на некоторую величину, которая
всегда будет меньше высоты пучения мерзлого слоя h′′2<h′2 вследствие тормо-
зящего действия сил сопротивления знака выпучиванию.
В результате протаивания грунта весной репер опустится, однако не зай-
мет первоначального положения, т.к. в весенний период в пустое пространство,
образовавшееся зимой под якорем после выпучивания репера, затечет жидкий
грунт. Репер останется приподнятым на некоторую величину h3, называемую ос-
таточным выпучиванием. Повторение описанного процесса в течение ряда
лет может привести к значительному и даже полному выпучиванию.
13
Величина пучения грунта зависит от его состава и влагонасыщенности.
Наиболее интенсивно подвергаются пучению пылеватые грунты – супеси,
суглинки. Слабо пучащиеся – глинистые грунты. Почти не пучатся – пески.
Влажность, а следовательно и пучение грунтов зависят от микрорельефа
местности. В небольших впадинах, где собирается много воды, грунт имеет по-
вышенную влажность, поэтому на таких участках большое пучение грунта (репе-
ра). В связи с этим грунтовые знаки закладывают на возвышенных грунтах.
Особо большое влияние на пучение грунтов оказывает глубина залегания
уровня грунтовых вод. Репер надо закладывать на такую глубину, чтобы вода по
капиллярам не поднималась к промерзающему слою грунта. Высота поднятия
влаги по капиллярам в наиболее распространенных суглинистых грунтах равна
1,5 м (рис.5). Поэтому при глубине промерзания 1,5 м необходимо подбирать
места для закладки грунтовых знаков с залеганием грунтовых вод на глубине 3
м.
Рисунок 5. К учету глубины промерзания и высоты капиллярного поднятия
Требования, предъявляемые к конструкции нивелирных знаков.
Конструкция репера должна удовлетворять основному условию, чтобы си-
лы выпучивания, приложенные к знаку, были меньше сил сопротивления выпу-
чиванию, т.е.
14
rS1 + Q