СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНВЕРГЕНЦИИ СТЕН ПОДЗЕМНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Изобретение относится к технике измерения, в частности к измерению конвергенции стен подземных помещений, находящейся под действием гравитационных и тектонических напряжений.
Сущность способа заключается в том, что измерение величины конвергенции контрольных знаков стены нижнего бьефа А1…А8 выполняются из опорных пунктов ОП1 – ОП6 и ОП6 – ОП1, а контрольные знаки стены верхнего бьефа С1…С8 выполняются соответственно из опорных пунктов ОП3 – ОП7 и ОП7 – ОП3 теодолитом.

Изобретение относится к технике измерения, в частности к измерению конвергенции стен подземных помещений, находящейся под действием гравитационных и тектонических напряжений.
Горные породы в земной коре находятся в естественно напряженном состоянии, вызванном гравитационными силами и тектоническими напряжениями. Проходка подземных горных вы-работок (машинных залов, камер затворов, туннелей, штолен, штреков и т. п.) вызывает в массиве пород перераспределение напряжений, причем на одних участках возникает повышенное сжатие, на других — растягивающая сила.
При концентрации напряжений возникает горное давление, воздействующее на крепь подземных выработок. Горное давление можно понимать как силу давления на крепь, вызванную движением горных пород в сторону выработки. Горное давление зависит от геологического строения массива и свойств пород, глубины заложения и особенностей самой выработки. Оно колеблется от 0 до 1200 МПа. Горное давление приводит к ряду инженерно-геологических явлений, возникающих вокруг подземных выработок и на поверхности земли, — горные удары, выбросы пород, пучение, обрушение, сдвижение массива пород и т. д.
В подземных камерах большого размера, на примере машинного зала Рогунской ГЭС, стены подвергаются огромным гравитационным и тектоническим давлениям, которые приводят к конвергенции (сближение) стен. Исходя из этого, периодически нужно измерять длину линий (пролет) между стенами.
При периодическом измерении длина линий между контрольными знаками (марками) расположенными на противоположных стенах машин-ного зала Рогунской ГЭС по восьми створам использовалась специально компарированная 50 метровая мерная лента типа Р3-10, Р3-20, Р3-50 и др. (ГОСТ 7502 класс точности не ниже 3) с погрешностью ±2 мм [1].
Прототипом способа выбрано измерение длин линий мерным прибором, стальной геодезической рулеткой типа Р3, на поверхность которой нанесена линейная шкала размеров (ГОСТ 7502 класс точности не ниже 3) с погрешностью ±2 мм [1].
Измерения осуществляются при помощи 2-х человек. Измерительный прибор укладывают в створе линии, фиксируя её концы. Необходимо ориентироваться по вешкам, для того чтобы при-бор укладывался ровно в створе. Для повышения точности измерений длину линии измеряют дважды – в прямом и обратном направлениях. Результатом измерений будет среднее арифметическое из результатов прямого и обратного измерения.
Недостатком прототипа является невысокая точность измерений, нестабильность замеров, а при контроле длины линий (длины пролета) на высоких отметках подземных зданий - повышенная опасность выполнения указанных работ, обусловленная тем, что, работая на высоте с проход-ной галереей или без нее, необходимо производить натяжение рулетки усилием не менее 10 кгс, а это чревато падением вниз рабочих, которые производят измерения величины пролета.
Задачей изобретения является создание универсального устройства для измерения длины линий между контрольными знаками, а именно для измерения пролета между стенами в несколько поперечном сечении, обеспечивающего повышенную точность и стабильность измерения, и одно-временно безопасность выполнения указанных работ.
Поставленная задача решается тем, что при определении планового положения контрольных знаков (координат точек в горизонтальной плоскости), расположенных на противоположных стенах подземного помещения на одной отметке, производят теодолитом, устанавливаемом последовательно на опорных пунктах ОП-1, ОП-3, ОП-5, ОП-6 и ОП-7.
Совокупность отличительных признаков предложения, а именно:
- для измерений используется теодолит;
- величины горизонтальных смещений контрольных знаков стены нижнего бьефа А1…А8 выполняются из опорных пунктов ОП1 – ОП6 и ОП6 – ОП1,
- величины горизонтальных смещений контрольных знаков стены верхнего бьефа С1…С8 выполняются соответственно из опорных пунктов ОП3 – ОП7 и ОП7 – ОП3.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий план расположения контрольных знаков и опорных пунктов.
Способ осуществляется следующим образом.
Наблюдения за смещениями (конвергенцией) стен подземных помещений выполняются створ-ным методом, или методом измерения малых углов. В зависимости от геометрических параметров и геологических условий вмещающего массива горных пород подземного машинного зала, приняты 8 поперечных измерительных створов на от-метки 989,60. Контрольные знаки для определения конвергенции стен в помещении машинного зала Рогунской ГЭС расположены следующим образом (фиг.1):створ №1А1 – С1 (ПК1+90,7м); створ №2 А2 - С2 (ПК1+66,7м); створ №3 А3 – С3 (ПК1+42,7м); створ №4А4 – С4 (ПК1+18,7м); створ №5 А5 – С5 (ПК0+ 94,7м); створ №6 А6 – С6 (ПК0+70,7м); №7 А7 – С7 (ПК0+46,7м); створ №8 А8 – С8 (ПК0+22,7м).
Величины конвергенции стен подземных сооружений определяются относительно опорных пунктов, расположенных в торцах подземных сооружений, которые принимаются за основу и считаются неподвижными.
В качестве неподвижных опорных пунктов машинного зала принимаются опорные геодезические пункты ОП-1, ОП-3, ОП-6 и ОП-7. Неподвижность опорных пунктов проверяется контрольными измерениями расположения самих опорных пунктов. С этой целью перед выполнением наблюдения за конвергенциями контрольных знаков в помещении машинного зала выполняется измерение горизонтальных углов на опорных пунктах четырьмя приемами.
Оператор производит определение координат всех видимых точек А1…А8 из опорного пункта ОП1 теодолитом. Затем теодолит переставляют в опорный пункт ОП6. Из нового положения ОП6 теодолитом вновь определяют координаты точек А1…А8. После этого теодолит переставляют в опорный пункт ОП3 и определяют координати всех видимых точек С1…С8. Затем теодолит переставляют в опорный пункт ОП7. Из нового положения ОП7 теодолитом вновь определяют координаты точек С1…С8. Таким образом величины горизонтальных смещений контрольных знаков стены нижнего бьефа А1…А8 выполняются из опорных пунктов ОП1 – ОП6 и ОП6 – ОП1, а контрольные знаки стены верхнего бьефа С1…С8 выполняются соответственно из опорных пунктов ОП3 – ОП7 ОП7 – ОП3.
Предложенный способ неоднократно апробирован в подземных камерах большого размера для определения конвергенции стен подземных помещений на примере машинного зала Рогунской ГЭС и показал своё превосходство по сравнению с известными способами.
Разработанный способ позволяет повысить точность измерения параметров планового положения стены машинного зала (деформаций по каждой стене и суммарное расстояние между стенами), за счет исключения необходимости прилагать тяговое усилие натяжения при выполнении измерений на высоте, повысить безопасность выполнения этих работ.