Геодезический мониторинг вертикальных деформаций тоннелей ускорительных комплексов ИЯФ со РАН Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ТОННЕЛЕЙ УСКОРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ИЯФ СО РАН

Денис Борисович Буренков

Институт Ядерной Физики СО РАН, Россия, г. Новосибирск, инженер-геодезист, тел. 8(383)329-43-52, e-mail: [email protected]

Петр Павлович Мурзинцев

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент, тел. 343-27-09

Андрей Викторович Полянский

Институт Ядерной Физики СО РАН, Россия, г. Новосибирск, старший инженер-геодезист Юрий Алексеевич Пупков

Институт Ядерной Физики СО РАН, Россия, г. Новосибирск, старший научный сотрудник, кандидат технических наук, тел. 329-48-08, e-mail: [email protected]

Леонид Евгеньевич Сердаков

Институт Ядерной Физики СО РАН, Россия, г. Новосибирск, инженер-геодезист, тел. 329-43-52, e-mail: [email protected]

В статье рассматриваются данные геодезического мониторинга за тоннелями ИЯФ СО РАН в период с 1999 по 2012 годы. Приведена методика геометрического нивелирования короткими лучами и схема расположения марок в тоннеле. Развитие осадок прогнозируется экспоненциальной моделью.

Ключевые слова: схема расположения марок для наблюдения за осадками в тоннелях ИЯФ СО РАН. Прогноз развития осадок.

GEODETIC MONITORING OF VERTICAL DEFORMATIONS IN TUNNELS OF ACCELERATOR COMPLEX (INSTITUTE OF NUCLEAR PHYSICS,

SIBERIAN BRANCH OF RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES)

Denis B. Burenkov

Engineer of geodesy, Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Russia, Novosibirsk, phone: 8(383)3294352, e-mail: [email protected]

Pyotr P. Murzintsev

Ph.D., Assoc. Prof., Siberian State Academy of Geodesy, 10 Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, phone: 343-27-09

Andrey V. Polyansky

Senior engineer of geodesy, Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Russia, Novosibirsk

Yury A. Pupkov

Ph.D., senior staff scientist, Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Russia, Novosibirsk, phone: 329-48-08, e-mail: [email protected] Leonid E. Serdakov

Engineer of geodesy, Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, phone: 8(383)3294352, e-mail: [email protected]

The data on the tunnels geodetic monitoring (Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences) for the period of 1999 - 2012 are considered. The techniques for geometric leveling by short rays and the scheme of bench marks location in the tunnel are presented. The subsidence is forecast by exponential model.

Key words: the scheme bench marks location for tunnels settling observation (Institute of Nuclear Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Novosibirsk), subsidence forecasting.

Наблюдения за деформациями уникальных сооружений занимают значительное место в современной практике высокоточных инженерногеодезических работ. Для крупных инженерных сооружений, имеющих высокие требования к пространственному положению технологического оборудования и как следствие к стабильности положения строительных конструкций, должен быть организован геодезический мониторинг, как на стадии строительства, так и в период эксплуатации. Только комплексный подход к геодезическому мониторингу позволяет выявить тенденции и определить величины смещений конструкций сооружений, что в свою очередь дает возможность принимать необходимые технические решения при эксплуатации уникального оборудования и осуществлять прогнозирование «поведения» тоннеля на период проведения научных экспериментов.

Ускорительный комплекс ВЭПП-5 института ядерной физики СО РАН находится на стадии строительства. На построенных частях комплекса выполняются геодезические наблюдения за осадками. Оценка долговременных смещений, на основе знания о величинах выявленных осадок несущих конструкций сооружения и принятом интервале времени между юстировками оборудования позволяет найти необходимый диапазон корректоров положения пучка. Физический проект комплекса ВЭПП-5 [1] предполагает создание системы коррекции, для определения диапазона которой принято, что среднеквадратичная ошибка механической юстировки элементов будет около 100мкм. Расчетная требуемая точность о ~ 20мкм достигается самой системой коррекции.

В линейном тоннеле ВЭПП-5 наблюдения проводятся с 1998 года по настоящее время. Для контроля вертикальных смещений в тело наблюдаемого объекта (рис. 1) заложены 42 осадочные марки, изменяющие свое высотное положение вместе с конструкциями тоннеля. Схема расположения осадочных марок в тоннеле показана на рис. 1.

Определение осадок осуществляется путем периодических измерений превышений и вычислением отметок осадочных марок. Измерения производятся методом геометрического нивелирования коротким визирным лучом из середины с использованием высокоточного нивелира Ni-007. Точность измерения превышений рассчитанная по невязкам полигонов из 5 циклов измерений, составляет о = 0,07 мм. На рис. 2 показана схема полигонов.

Рис. 1. Схема расположения марок в тоннеле

Рис. 2. Схема полигонов

На графике (рис. 3) представлены результаты циклов нивелирования.

Г рафик осадок линейного тоннеля ВЭПП-5

-6 -1

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41

Ні ^ '

1999

2002

2004

2008

2009

2012

номер марки

Рис. 3. График осадок линейного тоннеля ВЭПП-5

На комплексе ВЭПП-4М ведется периодическое наблюдение

геодезической сети тоннеля на устойчивость.

Высотная сеть ВЭПП-4М построена таким образом, что бы гарантировать высокую точность определения отметок знаков, максимально сократить время необходимое для проведения измерений и обеспечить возможность оперативного контроля точности измерений.

Для создания высотной сети применен метод геометрического нивелирования, коротким визирным лучом из середины, с использованием высокоточных нивелиров, типа №-007 и специальных шкал [3]. Точность измерений превышений, рассчитанная по невязкам полигонов из 16-и циклов измерений, составляет о = 0,025 мм. На рис. 4 представлен график осадок тоннеля ВЭПП-4м за период с 2001г по 2012 г.

Рис. 4. График осадок тоннеля ВЭПП-4м

Развитие осадок прогнозируется экспоненциальной моделью

Я = Я0( \-e~h,

где Н 0 - конечная осадка, t - текущее время от начала прогноза, т - время затухания осадки [2]. Магнитные элементы устанавливаются по высоте с упреждением, но не более чем на 0.4 мм и таким образом, чтобы обеспечить плавность перехода от магнита к магниту с точностью ± 0.1 мм. Это позволяет несколько увеличить промежуток времени между циклами юстировок.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Физический проект комплекса ВЭПП-5, Новосибирск 1995,Глава 13.5,2-4.

2. Критерии и технология прецизионной установки магнитов ВЭПП-4М методом сглаживания, Новосибирск 1999,Глава 4, Левашов Ю.И.

3. Results of Long-term Observations of Deformations of the VEPP-4 Storage Ring Constructions, BINP, 1st FIG International Symposium on Engineering Surveys for Construction Works and Structural Engineering Nottingham, United Kingdom, 28 June - 1 July 2004, M. BOKOV, D.BURENKOV, A.POLYANSKIY, Yu. PUPKOV, Russia and Yu. LEVASHOV, USA

4. Уставич Г.А., Костина Г.Д. Геодезические работы при строительстве и эксплуатации крупных энергетических объектов. - М., Недра, 1983.-130 с.

© Д.Б. Буренков, П.П. Мурзинцев, А.В. Полянский, Ю.А. Пупков, Л.Е. Сердаков, 2013