Контрольная работа: Виды наблюдательных станций и методика наблюдений за осадками и наклонами земной поверхности зданий и сооружений

Виды наблюдательных станций и методика наблюдений за осадками и наклонами земной поверхности зданий и сооружений

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Донбасский Государственный Технический Университет

Кафедра МГиГ

НИРС

Тема: «Виды наблюдательных станций и методика наблюдений за осадками и наклонами земной поверхности зданий и сооружений»

Выполнила: ст. гр. МД-10

Кочемазова А. В.

Проверила: Хоружая Н. В.

Алчевск 2012

Содержание

Введение

Наблюдательные станции на земной поверхности

Наблюдения за осадками сооружений

Наблюдения за кренами, трещинами и оползнями

Выводы

Список используемой литературы

наблюдательная станция нивелирование оползень

Введение

Процесс движения толщи горных пород и земной поверхности изучают в натуре путем инструментальных наблюдений, на моделях главным образом из эквивалентных материалов (лабораторный способ) и путем проведения теоретических исследований.

Маркшейдерские наблюдения за движением земной поверхности и за подрабатываемыми объектами проводятся с целью: определения и дальнейшего уточнения параметров процесса движения, фиксирования вида и величин деформаций, возникающих в подрабатываемых объектах, установления взаимосвязи между деформациями грунта (земной поверхности) и деформациями сооружений, определения степени фильтрации воды в горные выработки при подработке водоемов и др.

Результаты наблюдений используются: при установлении и выборе мер охраны зданий, сооружений и природных объектов от вредного влияния горных разработок, при построении предохранительных целиков под объекты, при установлении и выборе рациональных способов разработки залежей (пластов) под объектами, обеспечивающими минимальные потери полезного ископаемого, при разработке методов расчета прогнозируемых величин сдвижений и деформаций и др.

При изучении процесса движения горных пород непосредственно в натуре, т. е. в районе горных разработок, на исследуемом участке закладывают наблюдательную станцию с большим числом реперов. Чаще такую наблюдательную станцию закладывают на земной поверхности. Путем геометрических измерений, которые производят систематически, следят за положением реперов станции во времени и пространстве. Сопоставляя наблюденные смещения реперов с произведенными горными работами, устанавливают необходимые закономерности развития процесса движения. Результаты натурных наблюдений дают достоверный материал для понимания процесса движения горных пород, однако проведение таких наблюдений требует длительного времени. Кроме того, в натуре трудно найти условия для изучения отдельных сторон процесса, а результаты наблюдений не всегда пригодны для других горно-геологических условий.

Наблюдательные станции на земной поверхности

Маркшейдерские наблюдения за сдвижением земной поверхности и за подрабатываемыми объектами проводятся с целью: определения и дальнейшего уточнения параметров процесса сдвижения, фиксирования вида и размера деформаций, возникающих в подрабатываемых объектах, установления взаимосвязи между деформациями грунта (земной поверхности) и деформациями сооружений, определения степени фильтрации воды в горные выработки при подработке водоемов и др.

Под наблюдательной станцией понимают сеть реперов, заложенных на земной поверхности над проектируемыми горными работами, в фундаментах (цоколях) зданий или на объектах - трубопроводах, рельсах железных дорог, технологическом оборудовании. Наблюдательные станции закладывают также в горных выработках.

Реперы в грунте обычно располагают по профильным линиям главных сечений мульды сдвижения вкрест и по простиранию пласта. При проведении наблюдений на земной поверхности в зависимости от поставленных задач различают типовые и специальные станции.

Типовые наблюдательные станции предназначены для определения основных параметров процесса сдвижения при разработке отдельных пластов и свит пластов.

Специальные наблюдательные станции служат для изучения характера сдвижений и деформаций при подработке сместителей дизъюнктивных нарушений или осевых поверхностей складок, дляоценки влияния слабых контактов при образовании прямых и обратных уступов, для установления взаимосвязи деформаций грунта и основания сооружения, для определения фильтрационных свойств пород вследствие разработок, параметров процесса сдвижения при закладке выработанного пространства и др.

По срокам службы различают:

· долговременные наблюдательные станции, срок службы таких станций более 3 лет, их закладывают с целью получения параметров процесса сдвижения при выемке нескольких пластов и горизонтов;

· рядовые наблюдательные станции со сроком службы 1-3 года; назначение то же, что и долговременных, но их закладывают при выемке одного-двух пластов или одного горизонта;

· кратковременные станции со сроком службы от 1 до 5 ме­сяцев, их закладывают при глубине горных работ до 250 м с целью получения отдельных параметров процесса сдвижения (как правило, это профильная линия по простиранию, по которой получают угол d, y3, точки с максимальным оседанием, распределение оседаний, скоростей оседаний, деформаций).

Закладка наблюдательной станции и наблюдения за сдвижением горных пород и земной поверхности производятся по заранее составленному проекту, который включает графическую часть и пояснительную записку.

Графическая часть содержит:

) план наблюдательной станции с рельефом местности, положением пройденных и проектируемых горных выработок и намечаемых к подработке объектов, положением различных геологических нарушений;

) геологические разрезы по профильным линиям, которые должны содержать помимо геологических данных (геологические разрезы, геологические нарушения) положение ранее пройденных и намеченных к разработке выработок, вынимаемые мощности пластов;

) рекомендуемые конструкции рабочих, опорных и исходных реперов.

Пояснительная записка к проекту содержит:

) краткую горно-техническую и геологическую характеристику участка;

) обоснование конструкции реперов, расстояния между ними, длины профильных линий и их положения на местности;

) методику наблюдений, требуемую точность определения положения реперов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, периодичность наблюдений.

Конструкция типовой наблюдательной станции выбирается в зависимости от поставленных задач и горно-геологической обстановки. Обычно типовая наблюдательная станция состоит из одной-двух профильных линий реперов, располагаемых вкрест простирания, и одной профильной линии, располагаемой по простиранию пласта. Длины профильных линий рядовых и долговременных наблюдательных станций определяют следующим образом. При углах падения пластов до 25° от проектируемых границ выработок на разрезе вкрест простирания проводятся линии до контакта с наносами под углами β-∆β у нижней границы выработки, γ-∆γ у верхней границы выработки и далее от контакта коренных пород с наносами до земной поверхности под углом φ (рис.2.1). На разрезе по простиранию длина профильной линии определяется следующим образом.

От границы временной или постоянной остановки забоя (например у границы предохранительного целика, границы шахтного поля и т. п.) проводят линии под углом 45° в коренных породах над намеченным к разработке участком пласта и под углом δ- ∆δ над целиком до контакта с коренными породами, далее под углом φ в наносах до пересечения с земной поверхностью (точка ). Границу профильной линии над намеченным к разработке участком пласта находят на расстоянии b + 0,5  от полученной точки О, где b - расстояние между профильными линиями на разрезе вкрест простирания;  - средняя глубина горных разработок. При определении длин профильных линий используют углы сдвижения β, γ и δ у нижней и верхней границ выработок на разрезе вкрест простирания и по простиранию. Приведем значения величин ∆β = 20°-0,15 а, ∆δ = ∆γ = 20°, где α - угол падения пластов. Полученные точки на земной поверхности характеризуют границы рабочих частей профильных линий. На расстоянии 30-50 м от этих границ закладываются по одному-два опорных репера, расстояния между которыми принимают равными 30-50 м. Профильные линии вкрест простирания и по простиранию пластов располагают в главных сечениях мульды сдвижения. Для определения положения главных сечений мульды на разрезе вкрест простирания и по простиранию находят точки  и. Расстояние b принимают равным 30-50 м. Профильные линии вкрест простирания пластов должны проходить нa местности через найденные точки  и  . Положение профильной линии по простиранию определяется на разрезе вкрест простирании пласта. Эта линия должна проходить через точку максимального оседания земной поверхности или плоское дно мульды сдвижения. Опорные реперы профильной линии по простиранию закладываются над целиком вне зоны влияния горной выработки (точки , ).

Рис.2.1- Наблюдательная станция при угле падения пласта до 25°:

а - план; 6 - разрез вкрест простирания: в - разрез по простиранию.

Рис. 2.2- Наблюдательная станция при угле падения пластов в диапазоне от 25 до 45°:

а - план; б - разрез вкрест простирания; в - разрез по простиранию

При углах падения пластов от 25 до 45° длины профильных линий на разрезе вкрест простирания определяют с учетом зоны возможных подвижек пород по контактам напластований со стороны восстания.

Для определения границ рабочей части профильной линии на разрезе вкрест простирания от точки пересечения почвы пласта с контактом наносов проводят линию под углом φ. Точка пересечения этой линии с земной поверхностью определяет границу рабочей части профильной линии со стороны восстания пласта (рис.2.2). Границы рабочей части профильной линии по простиранию определяются аналогично, как и при углах падения α до 25°. Профильные линии по простиранию и вкрест простирания пластов располагаются в главных сечениях мульды сдвижения. Опорные реперы находятся вне зоны влияния горных выработок на расстоянии не менее 30-50 м от крайних рабочих реперов. Опорные реперы обозначены римскими цифрами.

Рис.2.3- Наблюдательная станция при угле падения пластов более 45°:

а - план; 6 - разрез вкрест простирания; в - разрез по простиранию; 1-2 - длина профильной линии вкрест простирания от выработки в одном пласте; 1-3 - то же в двух пластах

При углах падения пластов α >45° (рис.2.3) граница профильной линии со стороны восстания пласта располагается в породах лежачего бока. Для определения границы рабочей части профильной линии в породах лежачего бока от нижней границы выработки под углом -∆ к горизонту проводится линия до пересечения с контактом коренных пород и наносов и далее под углом φ до пересечения с земной поверхностью.

Профильные линии по простиранию пласта располагают в главных сечениях мульды сдвижения по простиранию, определяемых углами максимального оседания θ. При разработке нескольких пластов профильные линии по простиранию находятся на участке между точками, которые определяют положение главных сечений мульд сдвижения по простиранию от верхнего и нижнего пластов свиты.

У концов рабочих частей профильных линий закладывают по 2-4 опорных репера на расстояниях не меньше, чем 30- 50 м.Расстояния между рабочими реперами профильных линий выбирают в зависимости от поставленных задач и глубины горных разработок. Обычно эти расстояния составляют l=5 м при глубинах разработок до 100 м, l= 10 м при глубинах горных разработок H= 100 -300 м и l = 20 м при глубинах разработок H > 300 м. Для определения координат опорных и рабочих реперов наблюдательных станций используют исходные реперы, в качестве которых могут служить пункты государственной геодезической сети.

В качестве таких реперов обычно используют металлические стержни, отрезки рельс, верх которых затачивают в виде полусферы, в центре которой просверливают отверстие диаметром 1-2 мм и глубиной 5-10 мм. По принципу закладки и закрепления реперов выделяют два основных типа: бетонированный (рис.2.4, а) и забивной (рис.2.4б).

Бетонированные реперы устанавливаются в скважины диаметром 100-200 мм. Бетонируемая часть репера должна располагаться на 500-700 мм ниже глубины промерзания грунта. Глубина промерзания грунта  практически всегда известна для каждой климатической зоны.

Рис.2.4 - Конструкции грунтовых реперов:

- металлический стержень; 2 - засыпка; 3 - бетон

Забивные реперы закладываются через мягкую прокладку на глубину 1,5- 1,7 м. Бетонированные и забивные реперы могут быть двух типов: заглубленные и незаглубленные. Головка заглубленного репера располагается на глубине 300-400 мм от земной поверхности. Реперы такого типа лучше сохраняются в течение длительного времени.

При особых горно-геологических условиях (например, присложном и нарушенном залегании пород), либо когда требуется получить данные наблюдений для решения каких-либо специальных задач, закладываются специальные наблюдательные станции. На такой станции (рис.2.5), наряду с обычными профильными Линиями, на участке выхода сместителя нарушений закладываются короткие профильные линии по направлению, совпадающему в плане с направлением падения сместителя нарушения. Длина этих профильных линий в висячем и лежачем «крыльях» сместителя нарушения составляет 80- 100 м. Расстояния между реперами на профильных линиях уменьшаются до 5- 10 м независимо от глубины разработки. Размеры рабочих частей профильных линий вкрест простирания и по простиранию пластов при необходимости увеличиваются таким образом, чтобы крайние рабочие реперы находились на расстоянии 80- 100 м от выхода сместителя нарушения.

Специальные наблюдательные станции состоят из системы стенных и грунтовых реперов. Стенные реперы закладываются по всему периметру здания через равные расстояния, соответствующие расстояниям между грунтовыми реперами. Обычно расстояния между стенными реперами принимают равными 6- 12 м. На каждой стороне бескаркасного здания должно быть не менее трех реперов, причем закладываются они в колонны. Если здание разделено деформационными швами на отдельные отсеки, то стенные реперы располагаются попарно по обе стороны от деформационного шва. Конструкция стенных реперов должна быть надежной и обеспечивать удобство наблюдений. Напротив каждого стенного репера на расстоянии 1,5-2,0 и закладываются грунтовые реперы. На участках здания, имеющих усиления конструкции (на участках ожидаемого деформирования, например, на выходах сместителей дизъюнктивных нарушений, слабых контактов и т. д.), расстояния между реперами могут быть уменьшены. Для измерения ширины трещин устанавливаются маяки из гипса. Кроме того, измерение может быть выполнено методами фотофиксации.