Разработка методов анализа деформаций подземных сооружений - Геология, гидрология и геодезия автореферат

Главная

Геология, гидрология и геодезия
Разработка методов анализа деформаций подземных сооружений

Геологические условия в зоне строительства тоннелей. Анализ колец тоннеля с подробным анализом точности деформационных характеристик применительно к метрополитену г. Тегеран. Методика ориентирования подземных геодезических сетей способом двух шахт.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
диссертации на соискание ученой степени
как вычислить веса величин, используемых в обработке;
как выполнять оценку точности параметров преобразования и преобразованных координат, так как Гаусс разработал метод оценки точности для другой целевой функции.
К этому же классу задач относится и методика анализа деформаций колец тоннеля. Современные алгоритмы обработки результатов измерений предусматривают вычисление положения вероятнейшей окружности под условием минимума суммы квадратов расхождений реального положения колец тоннеля от вероятнейшего. Новая целевая функция не позволяет использовать при обработке результатов измерений все точностные характеристики измеренных и приближенно известных величин и выполнить объективную оценку как результатов измерений, так и их функций.
С развитием дальномерной техники в геодезии стали широко применять полигонометрию и линейно-угловые сети. При уравнивании таких сетей возникли трудности: как вычислять веса для угловых и линейных измерений? Вес - величина размерная или безразмерная? Этот вопрос станет понятен, если целевую функцию (5) записать в виде:
где - веса угловых измерений; - поправки в угловые измерения; - веса линейных измерений; - поправки в линейные измерения.
Если вес - величина безразмерная, то в целевой функции (6) будут складываться, например, квадратные секунды с квадратными миллиметрами. В результате остро стоит вопрос о соотношении весов в угловых и линейных измерениях. Для того чтобы устранить возникшую парадоксальную ситуацию, можно записать формулу (6) в следующем виде:
Средняя квадратическая ошибка единицы веса ?2, стоящая перед знаком суммы, не влияет на отыскание минимума, следовательно, целевую функцию (7) можно представить в окончательном виде:
По сути, эта та же формула Гаусса, лишь записана она в другом виде. Однако такая форма записи снимает все трудности поиска соотношения весов между разнородными измерениями, так как под знаком суммы стоят безразмерные коэффициенты, если средние квадратические ошибки и поправки вычислены в единой размерности. Более того, целевая функция (8) позволяет вычислять поправки в любые величины, которые измерены или известны приближенно при совместной их обработке. В целевой функции (8) роль веса выполняет величина, обратная квадрату средней квадратической ошибки, что и рекомендовал Гаусс. Вводить в эту целевую функцию понятие веса бессмысленно, так как при обработке результатов измерений это ничего нового не прибавит и не убавит.
Аналогичная ситуация сложилась и при анализе результатов наблюдений за деформациями колец туннеля. По результатам угловых и линейных измерений вычисляют координаты нескольких точек по периметру тоннеля в условной системе координат, а затем вычисляют положение аппроксимирующей окружности под условием:
где ?i - отклонение радиуса аппроксимирующей окружности от реального расстояния от оси тоннеля до обделки.
Целевая функция (9) позволяет вычислить интересующие параметры тоннеля, но не допускает учета точностных характеристик измеренных величин, и невозможно воспользоваться алгоритмом Гаусса для оценки точности вычисленных параметров тоннеля. К сожалению, целевая функция (9) нашла неоправданно широкое применение при решении инженерно-геодезических задач, несмотря на ее откровенные недостатки. Автором разработана методика обработки результатов измерений при наблюдениях за деформациями колец тоннеля с использованием целевой функции (8) при сохранении возможности выполнения оценки точности всех вычисляемых параметров тоннеля.
Обычно метод решения задачи в геодезии состоит из самостоятельных этапов.
Этап 1. Формулировка основной цели работы.
Выполнить анализ деформаций колец тоннеля c заданной средней квадратической ошибкой 3 мм. Под термином "деформация колец тоннеля" может подразумеваться: отклонение размеров тоннеля от проектного; отклонение размеров тоннеля от вероятнейшей окружности.
При анализе отклонений размеров тоннеля от проектного значения все проектные размеры при обработке входят как константы, и к ним не требуется вычислять поправки. В зависимости от поставленной задачи могут встречаться оба варианта анализа деформаций. В большинстве случаев в инженерно-геодезической практике задается несколько точностных характеристик, например, допуск на радиус тоннеля и допуск на отклонение от вероятнейшего радиуса тоннеля. В таком случае целесообразнее вычислять действительный размер собранного тоннеля. В дальнейшем примере будем рассматривать именно этот вариант, как наиболее характерный.
Этап 2. Выбор метода измерений, который решает поставленную задачу.
Одновременно с выбором метода измерений необходимо записать математические зависимости между измеряемыми и вычисляемыми величинами (в данном случае деформационные характеристики колец тоннеля). Строгая математическая зависимость между измеряемыми и вычисляемыми величинами полностью исключает дальнейший выбор каких-либо иных "независимых параметров". В том случае, если измеряемые и вычисляемые величины связаны нелинейными уравнениями, то приведение данной функции к линейному виду возможно лишь в том случае, если удастся найти приближенные значения именно вычисляемых величин, и в таком случае нет места другим "независимым параметрам".
Этап 3. Предварительная оценка точности с использованием метода наименьших квадратов, по результатам оценки точности выбор метода измерений, а также обоснование точности полевых измерений.
Этап 5. Обработка результатов полевых измерений, вычисление уравненных значений искомых величин с оценкой их точности.
Процесс измерения заключается в следующем. В некоторой точке А устанавливают инструмент и измеряют углы наклона ?i, и расстояние Si до стенок тоннеля в нескольких точках, расположенных в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси тоннеля. Зная проектные размеры тоннеля и выполнив дополнительные измерения можно определить приближенные координаты оси тоннеля относительно оси теодолита (рис.3) со средней квадратической ошибкой 3 - 4 см.
Используя полярные координаты Si и ?i и их точностные характеристики, необходимо вычислить положение оси тоннеля, радиус тоннеля и деформационные характеристики тоннеля с объективной оценкой точности. Как видно из рис.4, уравнения, которые связывают измерения и интересующие нас величины, имеют вид:
гдеR - радиус тоннеля; ?i - отклонение фактического положения стенок тоннеля от окружности; Si - расстояние от прибора до наблюдаемой точки; X - расстояние от прибора до центра тоннеля по оси Х; Y - расстояние от центра тоннеля до горизонтальной оси прибора по оси Y; ?i - угол между направлением на центр тоннеля и наблюдаемой точкой. Учитывая, что
где ? - угол между горизонтом инструмента и направлением на центр тоннеля;
где ?i - измеренный угол между горизонтом инструмента и визирным лучом на точку I и, если . (14)
При этом необходимо выбрать знак координат X и Y. В дальнейшем будем считать величину Y положительной, если центр прибора расположен ниже оси тоннеля, X - величиной положительной, если центр прибора расположен слева от оси тоннеля, как показано на рис.3.
Уравнению (10) будут удовлетворять лишь уравненные значения, причем измеренные или приближенно известные величины (далее выделены их волнистой чертой сверху) и уравненные связаны следующими равенствами:
С учетом этих представлений приведем уравнение (10) к линейному виду относительно поправок в измеренные величины, но в начале определим зависимость между поправками в ?i и ?i. С учетом (12) из уравнений (13) и (14) получим:
В свою очередь, поправку V? получим из уравнения (11), представив его в виде:
Запишем уравнение (10) через измеренные значения и поправки к ним:
Разложим уравнение (21) в ряд Тейлора и, полагая, что искомые поправки достаточно малы, ограничиваясь первыми членами разложения, с учетом (19) и (20) при ? > ?i получим:
остальные коэффициенты остаются без изменений.
С учетом принятых обозначений условные уравнения примут вид:
Измеренные значения углов ?i и расстояний от дальномера до стенок тоннеля Si, представлены в табл.1.
Зная проектное значение радиуса тоннеля R = 255 см, высоту пола h1 и высоту инструмента h2, можно вычислить приближенное значение величины
В нашем случае h1 + h2 = 232 см, следовательно, = 23 см. В соответствии с ранее принятым расположением осей координат, величину вычислим по горизонтальным расстояниям S1 и S7:
Из табл.1 находим, что S1=188,5 см, S7=318,0 см, следовательно,
По приближенным координатам оси инструмента вычисляется угол :
Затем вычисляются коэффициенты аij. по приведенному выше алгоритму.
Известно, что деформации колец тоннеля - величины сравнительно малые, и в первом приближении примем со средней квадратической ошибкой 3 - 4 см. На примере расчета далее показано, что такой подход позволяет вычислить необходимые деформационные характеристики, однако у него имеются и некоторые недостатки. При уравнивании результатов измерений подобных схем измерений под условием (8), поправки к приближенным отклонениям фактического положения стенок тоннеля от окружности, по сути, являются собственно отклонениями, так как принято, что . Далее рассмотрен иной подход к обработке результатов измерений.
По приближенным координатам оси инструмента вычислим угол
: и углы, которые отражены в табл.1 (?i).
и затем представим их в виде матрицы L.
Составим матрицу обратных весов, используя средние квадратические ошибки, , где элементами симметричной диагональной матрицы М размером 24?24 являются следующие средние квадратические ошибки: mx,y = 3 см, m?= 3 см, mS = 0,3 см, m? = 20", mR = 3 см.
Вектор коррелат рассчитывается по формуле:
Вектор поправок найдем по формуле: .
Известно, что деформации колец тоннеля - величины сравнительно малые, и в первом приближении примем ?i = 0 со средней квадратической ошибкой 3 - 4 мм. Получив поправки V, можно найти фактическое положение стенок и радиуса тоннеля, по формулам (15). В итоге получен вектор поправок Vi (поправки в линейные величины выражены в сантиметрах, а в угловые - в секундах). После определения поправок в измеренные величины, найдено фактическое положение стенок и радиус тоннеля по формуле (15). (Численные значения в автореферате не приводятся).
Выполненный анализ точности результатов уравнивания показал, что величины деформаций колец тоннеля получены со средней квадратической ошибкой 3 мм, а координаты реального положения оси тоннеля - со средней квадратической ошибкой 1,9 мм, как и величина вероятнейшего радиуса.
Далее в диссертации разработан второй метод определения деформаций стенок тоннеля с одновременным вычислением вероятнейшей окружности. В данном методе рассмотрены результаты измерений полярных координат (углов и расстояний) с одной стоянки электронного тахеометра. В данном случае целесообразно представить функцию (10) в следующем виде:
Равенство (26) будет удовлетворено лишь в случае, если все величины будут уравнены.
Измеренные величины представим в виде:
где волнистой чертой сверху отмечены измеренные, либо приближенно известные величины.
Величины деформаций в первом приближении известны , как величины малые, следовательно, поправки к ним будут собственно смещениями наблюдаемых точек от вероятнейшей кривой: .
Представим величины, характеризующие положение вероятнейшей окружности, в виде
где величины являются дополнительными неизвестными. В таком случае уравнение (26) имеет вид:
Полагая, что поправки к измеренным величинам и дополнительным неизвестным - величины малые, воспользуемся разложением в ряд Тейлора и приведем нелинейное уравнение (27) к линейному виду и введем обозначения:
С учетом принятых обозначений уравнение (28) представим в виде условных уравнений
С учетом (19) и (20) уравнение (29) можно представить в виде:
Используя условные уравнения (30), составим первую целевую функцию метода наименьших квадратов:
После дифференцирования из полученных производных сформируем уравнения поправок: . (32)
С учетом поправок, выраженных через коррелаты (32), условные уравнения (30) предстанут в виде:
Для определения параметров вероятнейшей окружности из уравнения (33) сформируем вторую целевую функцию, преобразовав величину свободного члена li:
откуда определим, при каких значениях и функция (34) будет иметь минимум
С учетом поправок в измеренные величины, выраженных через коррелаты (32), и перегруппировки членов уравнений, окончательно получим:
Система уравнений (36) решается совместно с системой уравнений (33). Объединенную систему уравнений можно представить в виде:
По сути, этот метод является коррелатным методом с дополнительными неизвестными. Основное отличие его заключается лишь в том, что на значения дополнительных неизвестных наложено новое условие
По данной методике был обработан ранее приведенный пример. Оценка точности практически не изменилась, а поправки в измеренные стороны уменьшились, а величина выявленных деформаций увеличилась в среднем на 2 мм. Основное преимущество разработанного метода заключается в том, что для выполнения математической обработки результатов измерений используется стандартный алгоритм коррелатного метода с дополнительными неизвестными.
Власенко Е.П., Хамид Фармарз Пур. Особенности ориентирования подземных геодезических сетей методом двух шахт. Изв. вузов. "Геодезия и аэрофотосъемка", № 1, 2007.
Клюшин Е.Б., Шлапак В.В., Власенко Е.П., Хамид Фармарз Пур. О некоторых особенностях обработки результатов измерений при решении современных геодезических задач. Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 225-летию МИИГАиК. М., 2004.
Организации работ по проектированию тоннеля, сооружаемого горным способом. Обоснование конструктивного решения портала. Нагрузки, действующие на обделку тоннеля. Расчет искусственной вентиляции тоннеля. Мероприятия по защите тоннеля от подземных вод. курсовая работа [49,8 K], добавлен 02.06.2012
Методика, позволяющая применять рекуррентный алгоритм, для контроля грубых ошибок и последующего уравнивания геодезических сетей при наблюдениях за деформациями инженерных сооружений и земной поверхности. Блок программы для анализа плановых деформаций. автореферат [434,7 K], добавлен 14.01.2009
Создание опорной маркшейдерской сети и оценка точности опорной высотной сети. Анализ точности угловых и линейных измерений при подземных маркшейдерских съемках. Предрасчет ожидаемой ошибки смыкания забоев горных выработок, проводимых встречными забоями. курсовая работа [1,5 M], добавлен 09.02.2013
Геологические и гидрогеологические условия территории. Требования к запасам подземных вод, используемых для централизованного водоснабжения. Классификация промышленных категорий запасов. Качество подземных вод и пример расчета зоны санитарной охраны. курсовая работа [2,3 M], добавлен 02.12.2014
Добыча полезных ископаемых открытым способом, технологии ведения данных работ: цикличная, циклично-поточная и поточная, используемые материалы и оборудование, правила техники безопасности и охраны труда. Техника строительства подземных сооружений. контрольная работа [29,6 K], добавлен 20.11.2011
Понятие подземных вод как природных вод, которые находятся под поверхностью Земли в подвижном состоянии. Роль подземных вод в ходе геологического развития земной коры. Геологическая работа подземных вод. Участие подземных вод в формировании оползней. презентация [3,1 M], добавлен 11.10.2013
Наземные геодезические работы при строительстве подземных сооружений. Высотное обоснование на дневной поверхности. Разбивка на поверхности трассы и коммуникаций. Маркшейдерские работы в подземных выработках и сооружениях. Подземная высотная основа. реферат [521,1 K], добавлен 05.04.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Разработка методов анализа деформаций подземных сооружений автореферат. Геология, гидрология и геодезия.
Реферат: Официальная оппозиция Канада
Реферат На Тему Матэрыалы Справаводства Переяду Вялікага Літойскага(Хіv-Xviii Ст.). "Літойськая Метрыка"
Функции Образование Реферат
Реферат Управление Дебиторской Задолженностью
Курсовая На Тему Государственное Управление
Курсовая работа по теме Создание приложений баз данных в среде Delphi
Шаблон Заключения Курсовой Работы
Скачать Реферат На Тему Смазка Двигателя
Сочинение По Истории Владимир Красно Солнышко
Субъектный Состав Гражданских Правоотношений Реферат
Курсовая работа: Сравнительный анализ рынков монополии и совершенной конкуренции
Реферат по теме Опыт и особенности социальной работы с молодой семьей
Реферат: White Oleander Essay Research Paper White Oleander
Курсовая работа по теме Влияние употребления алкоголя на молодежь
Курсовая работа по теме Прогнозирование тенденций объемов валового регионального продукта
Эссе На Тему Притча
Итоговая Контрольная Работа 19 Век
Дипломная работа по теме Экспериментальная работа по формированию культуры межнационального общения младших школьников средствами коллективной творческой деятельности
Итоговое Сочинение 10 Класс 2022 Темы
Исаченкова Физика 8 Лабораторная Работа
Изучение антиоксидантной активности растений - Биология и естествознание дипломная работа
Учет финансовых вложений - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Издержи производства - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа