Розробка і дослідження технології геодезичного забезпечення будівництва і установки технологічного

На правах рукопису

Розробка і дослідження технології геодезичного забезпечення будівництва і установки технологічного устаткування ускорительно-накопичувального комплексу (УНК)

Спеціальність - 25.00.32

«Геодезія»

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового

ступеня кандидата технічних наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Прискорювачі заряджених частинок відкривають виняткові можливості отримання нових відомостей про фундаментальну природі оточуючого нас світу. Розвиток прискорювальної техніки йде по шляху збільшення інтенсивності пучка заряджених частинок. Пов'язане з цим збільшення розмірів фізичних установок при вимогах до точності сполучення основних елементів порядку десятих і сотих часток міліметра вимагає розв'язання нових завдань у галузі прикладної геодезії.

Поява нових прикладних напрямків використання прискорювачів, модернізація раніше створених установок, участь фахівців нашої країни в реалізації грандіозних міжнародних проектів, таких, як Адронний Коллайдер (LHC) у ЦЕРНі, підтверджують актуальність теми дисертаційної роботи. Тому технологія геодезичного забезпечення будівництва найбільшого (довжина кільцевого тунелю ~ 21км) з запроектованих у нашій країні прискорювачів - ускорительно-накопичувального комплексу (УНК) у м. Протвино становить науковий і практичний інтерес і для перспективи створення нових прискорювачів, і як приклад вирішення прецизійної завдання в межах досить значного за розмірами споруди.

Метою дисертаційної роботи є проведення досліджень і розробка технології, що дозволяє якісно доповнити теоретичну основу виробництва та обробки високоточних геодезичних вимірювань, які виконуються на прискорювачах.

Напрями досліджень пов'язані з вирішенням наступних наукових завдань.

Провести порівняльний аналіз результатів математичного моделювання варіантів побудови наземної геодезичної мережі.

Оцінити результати рішення редукційних завдань у процесі створення наземних і підземних геодезичних мереж УНК.

Розробити методику та визначити ступінь впливу неоднорідності гравітаційного поля на установку устаткування в проектне положення по висоті за результатами астрономо-геодезичного нівелювання.

Провести дослідження, пов'язане з оцінкою впливу кривизни поверхні относимости на вимірювання під час будівництва тунелю і при установці технологічного устаткування в проектне положення по висоті.

Удосконалити і практично застосувати методику обробки планових вимірювань з метою виявлення деформацій, засновану на принципі конформного перетворення.

Об'єктом дослідження є споруджуваний ускорительно-накопичувальний комплекс УНК на території Московської області, проектні дані і матеріали геодезичних вимірювань по цьому об'єкту.

Методи досліджень. Чисельне моделювання, метод найменших квадратів, метод диференціального обчислення, лінійна алгебра.

Наукова новизна роботи. Основні результати дисертаційної роботи, що становлять наукову новизну, полягають у наступному.

1.Удосконалити методичні положення розвитку наземних і підземних геодезичних мереж при будівництві кільцевих прискорювачів.

2.Обосновани необхідність і порядок обліку редукційних поправок в планові вимірювання в процесі створення геодезичного обгрунтування при будівництві і монтажі обладнання УНК.

3.Виявлени особливості, пов'язані з урахуванням поправок за кривизну поверхні относимости при будівництві тунелю і при установці технологічного устаткування в проектне положення по висоті.

4.Разработать метод оцінки ступеня впливу неоднорідності гравітаційного поля на результати висотних вимірювань при монтажі обладнання за результатами астрономо-геодезичного нівелювання.

5.Разработать і практично застосований алгоритм оцінювання зовнішньої і внутрішньої деформації планових геодезичних мереж кільцевих прискорювачів.

Практичне значення роботи полягає у вирішенні проблеми підвищення точності і надійності геодезичного забезпечення шляхом використання високоточної технології побудови багатоступеневого геодезичного обгрунтування для будівництва прискорювачів кільцевої форми, вперше забезпечує одночасне виконання як будівельних, так і монтажних робіт. Розроблені в дисертації методичні положення використовувалися при будівництві тунелю УНК. Складено і випробувана прикладна програма зрівнювання мереж з оцінкою деформацій на основі принципу конформного перетворення, яка може використовуватися при проведенні геодезичного моніторингу на кільцевих прискорювачах.

Апробація та публікація роботи. За матеріалами дисертації опубліковано 5 робіт. Основні положення та результати досліджень доповідалися на науково-технічній конференції, присвяченій 225-річчю МІІГАіК в 2004р і конференції, присвяченій 85-річчю кафедри інженерної геодезії МГСУ в 2006р.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, шести розділів, висновків, списку літератури. Основний зміст дисертації викладено на 117 сторінках, містить 27 таблиць і 25 малюнків. Список літературних джерел включає 55 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ містить обгрунтування актуальності теми, визначення мети і завдань дисертанта.

Перший розділ «ускорительно-накопичувальний комплекс і аналітичний огляд технологій і принципів побудови опорних геодезичних мереж прискорювачів заряджених частинок» характеризує об'єкт дослідження в плані конструктивних особливостей і технічних вимог до будівництва тунелю та монтажних робіт. У процесі пошуку шляхи вирішення завдань, пов'язаних з УНК, наводиться аналітичний огляд технологій геодезичного забезпечення при будівництві двох найбільших прискорювальних комплексів у світі (діаметри 8,6 і 2,0 км): у ЦЕРНі (Швейцарія) і в національній прискорювальної лабораторії ім. Е. Фермі (США).

УНК створюється на базі діючого кільцевого прискорювача У-70 з діаметром 470м. Його запуск дає можливість завдяки перекладу пучка з У-70 через канал інжекції в кільцевої прискорювач комплексу збільшити енергію пучка з 70 до 3000 Гев (рисунок 1).

Кільцевій прискорювач УНК запроектований у формі, близькій до еліпса. Максимальна глибина закладення тунелю - 60м. Нахил площини орбіти до горизонту - 0,67 мрад (2'18 "). Загальна кількість встановлюваного технологічного обладнання складає 3000 одиниць. Це магнітні лінзи, поворотні магніти та коригувальні магніти. Точнісні вимоги до будівництва тунелю та монтажу обладнання наведені в таблиці 1.

Технологія побудови геодезичної основи повинна забезпечувати взаємозв'язок етапів геодезичних вимірювань з метою збереження їх наступності для досягнення заданих точностей монтажу обладнання і при цьому можливості ведення будівельних і монтажних робіт на різних ділянках проходки одночасно.

Таблиця 1

Вимоги до точності будівельно-монтажних робіт

Фахівцями геодезичних служб Інституту фізики високих енергій (ІФВЕ) і ФГУП ДСДІ за участю автора [2] був розроблений «принцип наступності», що задає ідеологічну основу методики вимірювань і обробки при послідовному розвитку геодезичних мереж.

На підставі цих методичних положень в технологічну схему побудови планово-висотних мереж включено п'ять ступенів геодезичного обгрунтування. Вихідною основою для будівництва є наземна тунельна мережу. Вона згущується ходами основний полігонометрії з метою забезпечити вихідними даними орієнтування та передачу координат в підземні виробки. Підземна маркшейдерська мережа необхідна для будівництва тунелю та установки закладних деталей під основне технологічне обладнання. На етапі попереднього монтажу обладнання створюється монтажна мережу. Остаточна установка електромагнітного обладнання буде виконуватися не від опорної мережі, а за допомогою вимірів по знаків, розташованих на обладнанні (юстіровочних мережу).

На початковому етапі створення багатоступеневого обгрунтування автором були проведені дослідження методом чисельного моделювання різних схем і методів побудови та обгрунтований вибір найбільш оптимального варіанту наземної тунельної мережі, який був реалізований на об'єкті.

У зв'язку з великими розмірами прискорювача і високими вимогами виносу проекту в натуру досліджувалися питання обліку впливу редукційних поправок на планові геодезичні вимірювання, а також впливу кривизни поверхні относимости і неоднорідності гравітаційного поля на висотні геодезичні вимірювання.

У другому розділі «Математичне моделювання наземної геодезичної мережі УНК» методом математичного моделювання досліджуються варіанти побудови наземної геодезичної основи. Зазначений метод дозволяє предрассчітать точність визначення координат пунктів геодезичних мереж на унікальних об'єктах.

Розглядалися наступні варіанти наземної мережі: тріангуляція, трилатерації, лінійно-кутова мережу (центральні системи), Полігонометрія і спеціальна полігонометричних мережу з виміряними астрономічними азимутами (малюнки 2,3). Перераховані варіанти схем після зрівнювання згущалися полігонометричних ходами (II ступінь обгрунтування).

Геометричні дані моделей та похибки вимірювання елементів мереж максимально наближені до фактичних і проектним значенням відповідно: довжина сторони в мережах I ступеня - 3,3 км, в мережах II ступеня - 1км; СКП вимірювання кутів - 1 ² і 1,2 ², сторін - 10 і 5мм (I і II ступені). Додаткові точності окремих варіантів: СКП вимірювання базису в тріангуляції 1: 800 000; СКП визначення трьох додаткових сторін у трилатерації з середньою довжиною 6км - 15,0 мм; похибка визначення астрономічного азимуту в спеціальній полігонометричних мережі - 0,7 ², широти - 0, 4 ² і довготи - 0,5 ². У п'ятому варіанті мережі реалізована один щабель наземного обгрунтування.

Основними заданими критеріями оцінки якості варіантів геодезичної основи служили: СКП дирекційного кута найбільш слабкої сторони m _α = 1,5 ", СКП положення пункту в найбільш слабкому місці мережі m = 25мм. При зрівнюванні використовувалася спеціально створена програма на основі параметричного способу. Оцінювалася точність визначення положення пунктів нуль-вільних і вільних геодезичних побудов різними методами (таблиця 2). Нуль-вільні геодезичні мережі мають мінімальний набір вихідних даних (вихідний пункт і дирекційний напрямок) і необхідні для забезпечення єдності системи координат УНК і У-70. Вільні мережі доцільно використовувати при обробці деформаційних вимірювань на кільцевих прискорювачах.

Таблиця 2

СКП положення пунктів (m) за результатами зрівнювання

З таблиці 2 випливає, що:

похибки положення пунктів в нуль-вільних мережах тріангуляції, полігонометрії і трилатерації порівнянні між собою, такий же висновок можна зробити і по відношенню до вільних мереж;

лінійно-кутова мережа характеризується трохи більшою точністю;

похибки положення пункту і дирекційного кута в найбільш слабкому місці нуль-вільних мереж не перевищили відповідно величин 25мм і 1,5 ", передбачених технічним завданням;

вільні мережі кільцевої та радіально-кільцевої форми є більш точними і мають менший діапазон зміни похибок у порівнянні з аналогічними нуль-вільними мережами.

Таким чином, всі наведені варіанти побудов забезпечують необхідну точність наземної геодезичної мережі. З точки зору економічних міркувань, виходячи з особливостей району будівництва (залісненій тощо), варіант 5 відрізняється від інших меншими труднощами в організації виробництва вимірів і можливістю одночасного створення мережі пунктів полігонометрії необхідної густини вздовж кільцевого тунелю. Кількість ступенів наземного обгрунтування скорочується до двох (тунельна і основна полигонометрия). Завдяки включенню в мережу пунктів Лапласа з'являється можливість не тільки контролювати кутові вимірювання, а й дослідити вплив неоднорідностей гравітаційного поля Землі на результати висотних вимірювань на підставі астрономо-геодезичного нівелювання.

У третьому розділі «Дослідження впливу редукційних поправок на результати планових геодезичних вимірювань» обгрунтовується необхідність використання при обчисленнях рекомендованого осьового меридіана і поверхні относимости.

Обробка вимірювань наземних і підземних планових геодезичних мереж об'єкта пов'язана з великим обсягом редукційних обчислень. Його можна значно зменшити, якщо використовувати поверхню відносності із середньою оцінкою осі тунелю і при переході до проекції Гаусса-Крюгера застосувати не меридіан 3 ˚ зони (L ₀ = 36 ˚), віддалений від об'єкту на 80км, а меридіан, що проходить недалеко від центру кільцевого прискорювача (L ₀ = 37 ˚ 14 '). Це дозволяє зменшити величини редукційних поправок до знехтуваних величин. У результаті аналізу обчислень автором рекомендується наступне.

Виміряні довжини ліній наземних мереж слід редукувати на поверхню відносності із середньою оцінкою осі тунелю 118м. Поправки досягають 15мм при зміні висот від 140 до 177м. При обчисленні використовується відома формула, що включає середній радіус еліпсоїда.

2. Редукційні поправки в лінії при переході до площини в проекції Гаусса-Крюгера не враховуються при використанні осьового меридіана L ₀ = 37 ˚ 14 '. Для кілометрових ліній тунельної полігонометрії вони знаходяться в межах 0,2 мм, що несуттєво при точності вимірювання 5мм.

3. При переході від зафіксованих астрономічних до геодезичного азимутах у виміри вводять поправку за розбіжність площин астрономічного та геодезичного меридіанів (поправку Лапласа).

4. При переході від геодезичних азимутів до дирекційний кутах поправки за кривизну зображення геодезичної лінії на площині пренебрегаемо малі (менше 0,003 ") і не враховуються.

5. При проектуванні координат геодезичних пунктів з денної поверхні в шахту поправки в координати за вплив ухилень стрімких ліній знаходяться в межах 0,1 мм і не враховуються.

Четверта глава - «Дослідження впливу редукційних поправок на результати висотних геодезичних вимірювань». По технічних умов електромагнітне обладнання кільцевого прискорювача встановлюється за заданою плоскої кривої, що повторює форму орбіти. Високоточне геометричне нівелювання не дозволяє вирішити завдання визначення висот щодо площини установлення устаткування. При виражених сотими частками міліметра допустимих похибках на взаємне положення елементів устаткування по висоті в результатах вимірювань необхідний облік неоднорідностей гравітаційного поля і кривизни поверхні относимости.

Величина поправки за кривизну поверхні относимости δ R залежить від положення відлікового еліпсоїда і радіусу його кривизни. Величини поправок при переході до проектної площині кільцевого прискорювача будуть менше, якщо припустити, що еліпсоїд або поверхню паралельна йому проходить через два репера висотної мережі. У цьому випадку проектна площину кільцевого прискорювача буде січною до поверхні еліпсоїда.

Для січної площини приймемо додаткову умову: якщо репери висотної мережі, через які вона проходить (a, c), знаходяться на півночі і півдні кільцевого прискорювача, то максимальні поправки за кривизну, приблизно рівні між собою, будуть перебувати на заході і сході в точках k і b (Малюнок 4).

При обліку кривизни поверхні относимости на стадії будівництва кільцевого тунелю допустимо використовувати сферичну поверхню відносності з середнім радіусом кривизни еліпсоїда. Користуючись відомою формулою для поверхні сфери, визначимо максимальну поправку за кривизну: (1)

У формулі (1): - Відстань від точки "а" до центру кільцевого прискорювача "0" з відомими координатами, - Відстань від центру кільцевого прискорювача до обумовленої точки осі тунелю.

Малюнок 4 - Поправка за кривизну поверхні относимости

Максимальна поправка при переході до площини орбіти прискорювача складає 218мм.

Висока точність монтажу обладнання не дозволяє використовувати поверхню сфери. Доведемо це, беручи до уваги, що основна вимога до точності установки суміжних квадруполів по висоті виражається СКП 0,06 мм. У цьому випадку точність обчислення поправок за кривизну поверхні относимости повинна бути ~ 0,01 мм. Продифференцировав (1), отримаємо вираз для допустимої похибки радіуса:

(2)

При точності обчислення поправки m _{d R} = 0,01 мм, максимально допустима похибка радіусу складе 293м. Для широти даного об'єкта розбіжність середнього радіуса кривизни еліпсоїда і радіусів кривизни меридіана М і першого вертикала N становить приблизно 7 км. Таким чином, при обліку кривизни поверхні относимости у висотних вимірах на УНК необхідно користуватися формулою, що включає радіус кривизни довільного перерізу і меридіана:

(3)

На підставі викладеного, на об'єкті рекомендується обчислювати поправку за кривизну поверхні відносності, використовуючи в якості цієї поверхні еліпсоїд, і вводити її на стадії обчислення проектних висот осі тунелю.

Вперше при будівництві інженерної споруди, на порівняно невеликій площі, були проведені астрономічні спостереження на 6-ти астропунктів, включених в наземну мережу УНК. Вони дозволили для оцінки впливу аномального гравітаційного поля на висотні вимірювання при монтажі технологічного обладнання скористатися методом астрономо-геодезичного нівелювання. Використання методу дає можливість зробити висновки про характер змін висот квазігеоїда в районі УНК.

,

Схема астрономо-геодезичної мережі являє собою полігон з прив'язкою до вихідного пункту (малюнок 5). Середня відстань між пунктами - 4км. В якості вимірювань виступають різниці висот квазігеоїда, обчислювані за складовими ухилень прямовисних ліній.

Формула для обчислення різниці висот квазігеоїда має вигляд:

(4)

де D ₁₂ - відстань між пунктами 1 і 2;

ξ, η - складові ухилення схилу;

A ₁₂ - Геодезичний азимут напрямку з пункту 1 на пункт 2.

Врівноваження астрономо-геодезичної мережі виконано коррелатним способом.

Для астропунктів 20А аномалія висоти прийнята рівною нулю. Користуючись рівняння значення аномалій висот z _i, побудуємо площину, найкращим чином наближену до астропунктів на поверхні квазігеоїда.

Відхилення від неї n _{z i} будуть характеризувати ступінь неоднорідності гравітаційного поля.

Саме вони можуть впливати на результати фізичних експериментів. У таблиці 3 наведені значення відхилень n _{z i.} Величини відхилень n _{z i} від ймовірностей площині не перевищують СР кв. похибки їх визначення (~ 1,1 мм).

Використання астрономічних спостережень дозволило виявити характер гравітаційного поля в межах об'єкту будівництва: нахил проектної площині орбіти прискорювача, що викликається постійної складової аномалій висот на 5-ти астропунктів, впевнено простежується в напрямку з північного сходу на південний захід. По відношенню до заданого нахилу проектної площині (0,67 мрад) ця величина невелика (0,01 мрад) і може не враховуватися.

Таблиця 3

Результат обчислення положення найімовірніше площині за значеннями аномалій висот астропунктів наземної мережі УНК

У п'ятому розділі «Розробка методики аналізу результатів спостережень за деформаціями планової наземної геодезичної основи» розглядаються теоретичні основи оцінювання внутрішніх деформацій планових мереж на основі принципу конформного перетворення. У зв'язку з тим, що для кільцевих прискорювачів важливо знати величини деформацій по радіусу і азимуту, алгоритм доопрацьований з метою застосування його в системі полярних координат.

Накопичення випадкових і систематичних похибок в протяжних геодезичних мережах призводить до того, що значення повної деформації, визначені як різниця координат однойменних пунктів з 2-х циклів вимірювань, не завжди відповідають фактичним зсувів. У результаті зрівнювання наземної мережі УНК координати найбільш віддалених від вихідного пунктів визначаються з похибками, що досягають 50мм. Тому при обробці деформаційних вимірювань було прийнято рішення використовувати метод поділу повної деформації δ х _j і δ у _j на дві складові - внутрішню δ х _j ⁺ δ у _j ⁺ і зовнішню δx _j (β) δy _j (β):

(5)

Внутрішня деформація характеризує взаємне зміщення планових пунктів. Зовнішня деформація пунктів мережі визначається набором параметрів, пов'язаних з її розворотом відносно початкової точки, зміною лінійного масштабу, паралельним зсувом по осях координат. Нормальна робота кільцевого прискорювача не залежить від зовнішньої деформації, але чутлива до взаємного зміщення пунктів. Автором пропонується наступна послідовність оцінювання зовнішніх і внутрішніх деформацій.

1. Зрівнюються початковий і поточний цикли вимірювань з одного твердої точкою і вихідним дирекційний кутом (нуль-вільна мережа).

2. Обчислюється повна деформація мережі:

δ x _j = x _j - x _j ⁰

δy _j = y _j - y _j ^0. (6)

3. Здійснюється перехід від нуль-вільної мережі до вільної: координати j-ої точки обчислюються від центру тяжкості:

x _j = x ₀ + L _j cosα

y _j = y ₀ + L _j sinα, (7)

де x ₀ = [x _j] / N, y ₀ = [y _j] / N.

4. Повний диференціал від виразу (7) дає формулу визначення зовнішньої складової деформації (8) c урахуванням того, що δ m = δ L / L. Її компоненти інтерпретуються як диференціали зміни координат в певній системі, зумовлені конформним перетворенням, яке зберігає геометрію мережі:

, (8)

де ,

δ х _0, δ у ₀ - параметри конформного перетворення, що призводять до

зрушенню мережі відносно центру ваги по осях координат х і у;

δ m - параметр зміни масштабу;

δα - параметр пов'язаний з розворотом системи координат.

5. Обчислюється величина внутрішньої деформації як різниця між повною деформацією і її зовнішньої складової:

. (9)

Параметри конформного перетворення визначаються за способом найменших квадратів під умовою .

6. Ср.кв. похибка внутрішньої деформації обчислюється за відомою формулою: (10),

в якій матриця вагових коефіцієнтів для декартової системи координат: (11)

У формулі (11) матриця (12)

де I - одинична матриця розміру 2 N (2 N - кількість пунктів в мережі);

е - матриця, складена з приватних похідних рівностей (7):

. (13)

7. Внутрішня деформація в декартовій та полярній системах координат представляється у матричному вигляді:

; . (14)

8. Переходимо від декартової системи координат до полярної наступним чином: Δ Z _p ⁺ = B _{2 N × 2 N} ΔZ _D ^+, (15)

де В - матриця, складена з коефіцієнтів рівностей, виражають зміщення координат по радіальному та азимутальна напрямками:

. (16)

9.Получаем матрицю вагових коефіцієнтів для полярної системи координат, користуючись аналогічної матрицею для декартової системи з зрівнювання поточного циклу нуль-вільної мережі:

(17)

10. Обчислюється СР кв. похибка визначення внутрішньої деформації за наведеною нижче формулою (у загальному вигляді) при використанні похибки одиниці ваги для поточного циклу вимірювань:

. (18)

Алгоритм був використаний при складанні обчислювальної програми для комп'ютерної обробки деформаційних вимірювань на УНК.

Достовірність визначення внутрішньої деформації за наведеною методикою підтверджувалася проведеним порівняльним аналізом результатів її обчислення з результатами, отриманими за способом гармонійного аналізу і при зрівнюванні мережі як вільної за методом найменших квадратів. За відомим формулами були отримані величини внутрішньої деформації в полярній системі координат і їх ср.кв. похибки для моделі полігонометричних мережі у вигляді правильного 6-кутника, що збігаються при обчисленні різними методами.

У шостому розділі «Практична реалізація методичних положень щодо розвитку геодезичного обгрунтування для забезпечення будівництва та монтажу технологічного обладнання УНК» узагальнено результати практичної реалізації розробок автора.

При створенні наземної локальної астрономо-геодезичної мережі СКП вимірювання сторін була задана величиною ± 5мм, кутів - 1,2 ", астрономічні вимірювання на 6-ти пунктах Лапласа проводилися по 1-ому класу точності. Обробка геодезичних вимірювань включала редукційні обчислення з урахуванням обраного осьового меридіана площині проекції Гауса і приведенням до прийнятої поверхні относимости. Аналіз зрівнювання декількох циклів вимірювань показав, що найбільш слабким у точностной відношенні пунктом виявився пункт 0012. СКП визначення його координат: m _x = 15,0 мм, m _y = 22,0 мм не перевищили заданої технічним завданням граничної величини 25мм. Обрана схема, метод створення наземної мережі і якісні виміри дозволили створити наземну геодезичну основу, відповідну проектним вимогам.

Розроблена технологія геодезичних робіт з розвитку наземного і підземного обгрунтування при спорудженні тунелю забезпечила одну з головних завдань - збійки зустрічних підземних виробок у відповідності з заданими у технічному завданні допусками. За результатами 6-ти сбоек максимальна величина несбойкі зустрічних осей тунелів у плані склала 21мм при допуску 25мм, а по висоті - 13мм при допуску 15мм.

У результаті математичної обробки геодезичних вимірювань та послідовного зрівнювання маркшейдерської та монтажної мережі з СКП вихідних даних були отримані результати, наведені в таблиці 4. Т а б л і ц а 4

Точність визначення координат вихідних пунктів маркшейдерської мережі після зрівнювання підвищилася в 1,4 рази, після зрівнювання монтажної мережі - в 1,2 рази. При похибки передачі координат на вихідні Квадрупольний 0,5 ÷ 1,0 мм, СКП визначення їх положення щодо пунктів наземної мережі не перевищать заданої технічним завданням величини 5,0 мм.

Результати оцінки точності вихідних пунктів на окремих етапах створення підземного геодезичного обгрунтування

Запропонована методика обчислення деформацій застосовувалася при обробці восьми циклів планових вимірювань наземної мережі. Попередньо оцінювалася точність польових вимірювань. Усереднені значення похибок визначення кутів та сторін m _β = 1,18 ", m _S = 4,8 мм не перевищили проектних значень. У результаті зрівнювання за спеціальною програмою обчислювалися величини деформацій у декартовій і полярної системах координат. На малюнку 6 наведено графіки внутрішньої деформації пунктів по радіусу R і азимуту А у восьмому циклі вимірювань щодо першого.

Величини внутрішніх деформацій пунктів в радіальному напрямку за результатами чотирирічних спостережень не перевищили 13мм для кільцевої мережі діаметра 6км. Точність визначення внутрішньої деформації склала в середньому m _δR = 9,8 мм.

Основні результати досліджень полягають у наступному:

1. Аналіз результатів математичного моделювання варіантів побудови наземної геодезичної основи (тріангуляції, трилатерації, лінійно-кутової мережі, полігонометрії і спеціальної полігонометрії з виміряними астрономічними азимутами) показав, що вибір полігонометричних мережі з виміряними астрономічними азимутами є найбільш оптимальним і з точки зору забезпечення проектної точності, і з економіко-організаційних показниками.

2. У результаті рішення редукційних завдань автором запропоновано при обчисленнях використовувати осьової меридіан, максимально наближений до центру кільцевого прискорювача. Розрахунки показали, що за цієї умови поправки в лінійні і кутові вимірювання за перехід на площину в проекції Гаусса-Крюгера не вводяться на всіх етапах створення наземного і підземного обгрунтування. Необхідно вводити редукційні поправки у виміряні лінії наземної полігонометрії (при довжинах більша 400) при переході до поверхні относимости із середньою оцінкою осі тунелю 118м.

3. Теоретичне дослідження, пов'язане з урахуванням впливу на результати висотних вимірювань кривизни поверхні относимости при будівництві тунелю і монтажі технологічного обладнання, довело достатність використання в якості цієї поверхні в першому випадку - сфери, в другому випадку - еліпсоїда. Автором рекомендується обчислення виробляти відносно поверхні еліпсоїда і вводити поправки за кривизну поверхні относимости при розрахунку проектних висот орбіти прискорювача.

4. Розроблений метод оцінки ступеня впливу неоднорідності гравітаційного поля на результати висотних вимірювань за даними астрономо-геодезичного нівелювання дозволив виявити додатковий нахил проектної площині кільцевого прискорювача (0,014 мрад). Складова аномалії висоти, характеризує однорідність гравітаційного поля z _i ¢, не враховується, тому що не деформує площину орбіти прискорювача. Змінна складова n _{z i,} характеризує неоднорідність гравітаційного поля в пунктах Лапласа, має максимальну величину 1,18 мм, яка відповідає межі точності вимірювань.

5. Розроблено та застосовано алгоритм визначення внутрішньої деформації планових геодезичних мереж на основі принципу конформного перетворення в полярній системі координат.

6. Виконані дослідження з оцінки точності впровадженої технології на всіх етапах створення геодезичного обгрунтування УНК дозволили отримати точнісні дані для метрологічної атестації методик геодезичних вимірювань в робочих умовах будівництва і монтажу УНК.

Публікації за темою дисертації

1. В. А. Горєлов, Г. В. Глухов, Є. Д. Лавриненко. Створення планового геодезичного обгрунтування при будівництві УНК. Известия вузов.Геодезія і аерофотозйомка - 2002. № 3 - с.3-14.

2. В. А. Горєлов, Г. В. Глухов, Є. Д. Лавриненко. Принцип наступності і його роль при побудові геодезичних мереж на поверхні і в тунелі УНК. Известия вузів. Геодезія та аерофотозйомка - 2002. № 3 - с.15-21.

3. В. А. Горєлов, Є. Д. Лавриненко, В. П. Савушкіна. Вплив кривизни поверхні относимости при будівництві тунелю і монтажі обладнання УНК по висоті. Сучасні методи проектування, технічної експлуатації та реконструювання будинків і споруд: Збірник праць МГСУ - М, 2005 - с.145-147.

4. В. А. Горєлов, Є. Д. Лавриненко. Методика обробки планових деформацій наземної геодезичної основи ускорительно-накопичувального комплексу (УНК). Геодезія. Міжнародна науково-технічна конференція, присвячена 225-річчю МІІГАіК: Збірник доповідей - М, 2004-с.242-250.

5. Є. Д. Лавриненко, В. А. Горєлов, Л. Г. Шкулепова. Облік впливу гравітаційного поля за даними астрономо-геодезичного нівелювання при монтажі технологічного обладнання ускорительно-накопичувального комплексу (УНК). Сучасні технології геодезичного забезпечення будівництва, монтажу та геотехнічного моніторингу будівель і споруд: Ювілейний збірник праць МГСУ-М, 2006 - с.133-139.