Маркшейдерское обеспечение строительства и эксплуатации высотных плотин: На прим. Ингур. ГЭС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.01, доктор технических наук в форме науч. докл. Тевзадзе, Мераб Николаевич

• Тевзадзе, Мераб Николаевич
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук в форме науч. докл. Тевзадзе, Мераб Николаевич

Актуальность работы. В работе изложены и теоретически обобщены результаты исследований и опыт применения научно-практических разработок новых технологий маркшейдерских работ, при строительстве и эксплуатации Ингурской ГЭС в период с 19621997 гг.

Многолетний опыт внедрения и эксплуатации новых технологий маркшейдерских работ с использованием электронно-оптических и гироскопических систем дает достаточно оснований утверждать, что их применение, осособенно при осуществлении работ в труднодоступных горных районах Грузии, в городских условиях, не только экономически оправдано, но часто является единственно возможным средством быстрого исполнения работ с наименьшей затратой физического труда.

Каждая высотная плотина представляет сложное гидротехническое сооружение вписанное в конкретные условия.

При проектировании и строительстве учитывается структура массива, физико-механические свойства горных пород, их изменение во времени, сейсмичности региона, максимальные нагрузки и т.п.

Климатические условия, сезонные колебания уровня воды, вызванные ими изменения в плотине и массиве горных пород влияют на устойчивость плотины. Известны трагические последствия вызванные разрушением высотных плотин.

При разрушении арочной плотины в Мальпасе (Франция) (в 1959 г.) погибло 420 человек. При разрушении плотины Вайнот (Италия 1963 г.) погибло 1800 человек. Известны и другие случаи разрушения сопровождающиеся трагическими последствиями. Поэтому непрерывный маркшейдерский мониторинг за состоянием хиотины является обязательным условием сохранения их устойчивости. Об этом в частности говорит пример с высокой арочной плотиной Цойцер (Швейцария). Там через 15 лет после строительства в 1978-1980 гг. наблюдения показали рост деформаций плотины и берегов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Маркшейдерское обеспечение строительства и эксплуатации высотных плотин: На прим. Ингур. ГЭС»

В связи с вышеизложенным актуальность работы очевидна. Исследования, связанные с решением проблемы маркшейдерского обеспечения строительства и эксплуатации высотных плотин выполнялись автором в качестве научного руководителя, ответственного исполнителя при личном, непосредственном участии по ежегодным госбюджетным и хоздоговорным темам кафедры до настоящего времени.

Цель настоящей работы — разработка и научное обоснование теоретических и практических рекомендаций по технологии маркшейдерского обеспечения строительства и эксплуатации высотных плотин на примере Ингури ГЭС в условиях горного рельефа местности и их внедрение в производство.

Основная идея работы заключается в разработке и целенаправленном использовании новых технологий маркшейдерских работ, на основе применения электронно-оптических и гироскопических систем, включая методы контроля на всех стадиях строительства и эксплуатации Ингурской ГЭС.

Задачи исследований и разработок. Для достижения намеченной цели были поставлены и решены следующие задачи: создание высотной и плановой опорных сетей в районе строительства плотины; создание наблюдательных станций, включающих расположение реперов и марок, их конструкцию обеспечивающих возможности их сохранности на длительное, функционирование плотины; разработку методов измерений позволяющих достигнуть необходимую точность измерений; исследование и определение области применения дальномерных и гироскопических инструментов; определение точности выполненных измерений; определение закономерности деформирования поверхности, прилегающего к телу плотины массива горных пород, а также деформирования тела плотины; издание учебной литературы по новым технологиям, как закономерная необходимость для профессиональной подготовки специалистов.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Новые технологии маркшейдерских работ — основа маркшейдерского обеспечения строительства и эксплуатации высотных плотин в сложных условиях горной местности [7, 14, 15, 17, 18, 27, 32, 33].

2. Электронно-оптические и гироскопические системы — современная база новых технологий маркшейдерских работ [3, 4, 6, 8, 9,11,12,26,31].

3. Математическое обеспечение уравнивания и оценки точности маркшейдеро-геодезических сетей-основная составляющая новых технологий маркшейдерских работ [1, 2, 5, 10, 13, 29, 30].

4. Сохранение экологической стабильности окражающей среды при строительстве и эксплуатации высотных плотин в сложных условиях горного рельефа — важнейшая проблема экологии [16, 19, 20,21,22,23,24,25,28].

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в работе, подтверждается: комплексным характером работы, включающей анализ и обобщение опыта внедрения разработок; эффективностью мер принятых для снижения фильтрации вод под плотиной, принятых в соответствии с установленными особенностями деформации поверхности; установленными особенностями сезонных деформаций плотины.

Научная новизна работы заключается в создании новых маркшейдерских технологий и совершенствование методов обработки результатов измерений. Обоснование параметров приборов.

Научное значение работы состоит в разработке теоретических рекомендаций по повышению точности маркшейдерских работ, научно обоснованных технических и экономических решений при маркшейдерских съемках.

Практическая ценность работы заключается в том, что все выполненные исследования и разработки доведены до обоснованных, экспериментально проверенных и примененных в инженерной практике методик, алгоритмов, нормативов и инструктивных указаний, технических решений и рекомендаций, технико-экономических обоснований по повышению качества измерений и т.п. Выполненные разработки позволили автору подготовить учебную литературу и поставить на более высоком научно-техническом уровне учебный процесс подготовки горных инженеров-маркшейдеров и инженеров геодезистов.

Экономический эффект от внедрения разработок автора в производство, подтвержденный документально, составляет более 12 млн. руб. в,ценах 1991 года.

Результаты работы используются при строительстве и эксплуатации шахт в тресте "Ткибулуголь", Ингури ГЭС, Тбилгидропроектом и в учебном процессе.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на XIX Закавказской конференции Втузов, г. Тбилиси, 1977 г.; на XXII Республиканской конференции ГПИ и работников производства, г. Тбилиси, 1979 г.; на I Республиканской научно-методической конференции по образованию в области охраны окружающей среды, г. Тбилиси, 1980 г.; на XXII Республиканской научно-технической конференции, г. Тбилиси, 1981 г.; на Научно-техническом совещании (Госстой СССР), г. Москва, 1982 г.; на Юбилейной конференции ГПИ, г. Тбилиси, 1983 г.; на конференции Втузов Закавказья, г. Тбилиси, 1984 ' г.; на межвузовской конференции, г. Тбилиси, 1988 г.; за период 1990-96 гг. автор выступал на различных научных семинарах лабораторий и кафедр МИИГАиК, ЦНИИГАиК, МИСИ-МГСУ, МИИЗ, Гидропроекта, ГПИ и в других организациях. Все доклады были одобрены конференциями и совещаниями, а также на международном конгрессе по высотным плотинам, г. Люксембург, 1998 г., что позволяет считать выбранное направление и методологию исследований правильными, а решаемую проблему, актуальной.

Публикации. Основные результаты проведенных исследований, включающих научные положения, выводы и рекомендации автора, содержатся в 33 публикациях автора.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам кафедры инженерной геодезии и маркшейдерии и ректората ГПЙ-ГТУ за постоянное внимание и помощь в выполнении настоящей работы.

СОДЕРЖАНИЕ

Ингурская плотина была и остается самой высокой и уникальной арочной плотиной в мире. Ее высота составляет 271,5 метра, длина по гребню — 760 м. Ширина бассейна меняется от 150 метров местами до 1500-1700 метров, объем — 1100 миллионов-кубических метров, среди них — 676 млн. куб. м. — полезные. При наполнении до отметки 510 метров (максимальная высота), бассейн от плотины тянется на расстояние до 27 километров. Занимаемая площадь примерно равна 13,35 кв. км.

Исследования, проведенные для изучения деформаций высотной арочной плотины, ее основания и берегов каньона, были выполнены в соответствии с заказом Минэнерго СССР и постановлением Совмина Грузии, которые поручили вести данные исследования Грузинскому политехническому институту (ныне Грузинский технических универсистет).

Ингурский гидроузел представляет собой сложные комплекс сооружений, расположенных на обширной территории в пределах передовых хребтов Большого Кавказа, их предгорий и Колхидской низменности. В состав собственно Ингурской ГЭС входят арочная плотина высотой 271,5 м., напорный деревационный туннель длиной 15 км, с помощью которого сток р.Ингури перебрасывается в долину р. Эрисцкали, где расположен напорно-станшюнный узел (рис. 1).

Ингурский гидроузел имеет комплексное значение, так как, кроме энергетических проблем с его помощью решаются вопросы осушения и орошения субтропических земель, имеющих большую ценность в условиях субтропического климата.

Проектирование и строительство уникального по своим масштабам и конструкциям сооружений гидроузла в сложных сейсмотектонических условиях потребовала инженерно-геологического обоснования.

Рис. 1. Схема расположения Ингурской ГЭС.

I — арочная плотика; 2—дернвацнонныЛ туннель; 3 —уравнительная шахта; 4 — звание ГЭС; 5 — отводящий туннель; 6 — месторождение песчано-грзвмПных грунтов.

Выбор типа плотины производился в проектном задании, при том сравнивались варианты каменнонабросной, бетонной равитационной и арочной плотины. Гравитационная плотина отпала » экономическим соображениям. В проектном задании 1962 г. был :ринят вариант каменно-набросной плотины с высотой 228 метров. В ехническом проекте плотина была повышена до 300 м. с целью величения объема водохранилища. Из-за трудностей, которые могли озникнуть в процессе укладки суглинков в ядра плотины при ольшом количестве атмосферных осадков, от каменнонабросного арианта отказались и к строительству, был принят арочный вариант

РОССИЙСКАЯ

ДОУдарственн' '^тойотакд весьма надежного плотины, правда створ ее был передвинут на 100 м выше по реке и понижен на 30 м с учетом геологических условий створа (слабые породы на верхних отметках а также ингиришского разлома, так называемым правобережным тектоническим разрывом типа выброса-сдвига, пересекающего непосредственно участок плотины в правобережном его примыкании).

Автор, создавая Новые технологии маркшейдерских работ на основе применения электронно-оптических и гироскопических систем, не мог не учитывать приоритет советских ученых в создании современных приборов и методах их использования.

На основе разработок 30-х годов фазовых соотношений радиоволн академиков Л.И.Мандельштама и Н,Д.Папалекси, интерференционной модуляции света академика А.А.Лебедева в последующие годы были созданы высоточные дальномеры: радиодальномер-теллурометр в Южно-Африканском союзе англичанином ТД.Уодли, ВРД в Советском Союзе; светодальномер-геодиметр шведским физиком О.Бергетрандом. На базе этих дальномеров появляется целая серия радио- и светодальномеров. Большой вклад в разработку и создание отечественных светодальномеров внесли доктора технических наук В.А. Величко, В.П.Васильев (ВНИИ ВТС), В.М.Назаров, А.А.Генике, Б.А.Ларин (ЦНИИГАиК), научные сотрудники Г.И.Бородулин, В.А.Синицин, И.А.Попов (ВНИИМИ) и др. Особое развитие получили малогабаритные электронно-оптические дальномеры высокой точности с использованием внутренней модуляции светодиодов.

В маркшейдерско-геодезических работах происходят важные качественные измерения. С работ доктора технических наук, профессора В.З.Пащенкова началось применение светодальномеров в подземных условиях, измерение глубины шахтных стволов и передача высотных отметок в подземные горные выработки. Им предложено ю простое выражение для определения числа гиросторон в маршейдерско-геодезических сетях.

Появляются работы по гиро-светодальномерным маркшейдерским опорным сетям и их уравниванию (Б.И.Никифоров, Е.И.Рыхлнж, Ф.Ф.Павлов, Ю.И.Маркузе, В.М.Гудков, А.В.Хлебников и др.).

Бурное развитие горнодобывающей промышленности и освоение гидроэнергоресурсов потребовало проведения большого объема маркшейдерских, геодезических, геологических и гидротехнических работ по наблюдению деформаций массива горных пород и сооружений, их оценке и прогнозированию современными измерительными приборами с использованием ЭВМ.

Здесь следует отметить известные работы докторов технических наук, профессоров С.Г.Авершина, В.И.Борщ-Компанейца, Г.Н.Кузнецова, В.Н.Попова, Г.Л.Фисенко, Н.А. Филатова, М.С.Муравьева, А.И.Дурнева, Т.С.Даниленко, М.Е.Пискунова, Н.Н-Лебедева, В.Е.Новака, И.Ю.Васютинского, Г.Е.Рязанцева, Х.К.Ямбаева и др.; видных ученых гидротехников Суханова Г.К., Н.А.Малышева, В.И.Брошдтейна, А.Л.Лосаберидзе, А.А.Карлсона и др.

Дальнейшее изложение доклада представляет обоснование каждого предлагаемого к защите научного положения.

Электронно-оптические и гироскопические системы — современная база новых технологий маркшейдерских работ.

Исследования, проведенные автором, показали, что современные гиротеодолиты и светодальномеры в подземных условиях работают устойчиво. Глубина шахт до 400 м на их показания не влияет.

Точность гироскопического ориентирования и светодальномерных измерений близка к величинам, гарантируемым заводом-изготовителем. Компактность, сравнительно небольшой вес п отдельных узлов гиротеодолита позволяет маневренно использовать его в разнообразных видах маркшейдерских работ, начиная от вставки подходного пункта до задания направления забоя горной выработки. Особенно важное значение гиротеодолит имеет при контрольных измерениях.

Важнейшие преимущества применения гиротеодолита проявляются при гироскопическом ориентировании шахт и характеризуются выигрышем в затратах времени более чем в 10 раз и в экономии рабочей силы в ~ 2,5 раза.

Проведенные на шахтах исследования убедительно доказали необходимость широкого внедрения гиротеодолитов и светодальномеров, а на их примере и других подобных инструментов, в практику маркшейдерского дела. На газовых шахтах измерения следует ставить только на восходящей струе или применять приборы во взрывобезопасном исполнении.

На основании полученных данных многие современные гиротеодолиты и светодальномеры могут найти широкое применение в практике маркшейдерских измерений на всех шахтах и рудниках, в том числе и на газовых.

В горных условиях приборы могут быть использованы для контроля подвижности пунктов в местах развития оползней, создания подземной опорной сети и ориентирования очистных горизонтов.

В развитии маркшейдерской науки сейчас протекают интенсивные процессы, которые нужно учитывать при организации научных исследований. С одной стороны, углубляется дифференциация маркшейдреского дела, связанная с возрастанием ее роли в подземном строительстве. С другой — происходит процесс интеграции: объединение маркшейдерии с другими науками, взаимное проникновение различных отраслей знаний, сближение, казалось бы далеких научных направлений. В маркшейдерии все шире внедряются

12 электроника, автоматика, ЭВМ, осваиваются приемы дистанционного и непрерывного съема информации.

Характеристика выполненных работ

Экспериментальная работа автора базируется на большом производственном опыте, который он получил, работая на различных объектах, основным из которых является Ингури ГЭС. С 1968 г. в течение почти 30 лет автор участвовал в наблюдениях за деформацией Ингурской арочной плотины и горного массива, прилегающего к плотине. Вначале как ответственный исполнитель, а затем как научный руководитель той части работ, которые выполнял Грузинский технический университет (тогда Грузинский политехнический институт).

Ингурская арочная плотина была и остается самой высокой арочной плотиной в мире. Ее высота составляет 271,5 м., длина по гребню — 760 м. Гидроэлектростанция Ингури ГЭС вырабатывает 70% всей электроэнергии Грузии. -

В процессе строительства и в период эксплуатации наблюдения за плотиной, чрезвычайно важны для оценки состояния сооружения, предотвращения аварий и аварийных ситуаций измерения позволяют уже на ранних стадиях выявить возникновение нежелательных процессов и предотвратить возможную аварию. Широко известен пример с высокой арочной плотиной (156 м) Цойцер (Швейцария), на которой в 1978-1980 гг., через 15. лет после окончания строительства, по данным измерений резко возросли деформации плотины и берегов. Своевременное опорожнение водохранилища и последующие укрепительные работы позволили предотвратить аварию, которая могла повлечь человеческие жертвы и нанести большой материальный урон. В то же время недостаточное внимание в к наблюдениям привело к известным авариям на арочных плотинах Мальпасе (Франция, 1959 г., погибло 420 человек), Вайонт (Италия, 1963 г., погибло 1800 человек) и на других гидротехнических сооружениях.

Работы, выполненные на Ингурской арочной плотине с непосредственным участием автора и под его техническим руководством, включили наблюдения за осадками плотины и прилегающего горного массива, измерения во внутренней плановой сети плотины по определению горизонтальных смещений шотины и ее береговых примыканий, анализ и оценку полученных данных, на основе которых была разработана методика наблюдений. Надо отметить, что в то время опыт строительства и контроля состояния арочных плотин отсутствовал и большинство задач приходилось решать впервые.

Система маркшейдерского мониторинга

Система наблюдений Конструкция реперов Задачи наблюдений Методика наблюдений Частота наблюдений Точность 1. 2 ' 3 4 5 Ь

Поверхность нижнего бьефа закрытый в почве (грунтовый) Определение осадок высокоточное нивелирование Весна-осень максимальный и минимальный уровень воды ±(1,0-2,0) мм

Штольнях горного массива Закрытый в бетоне горизонтальные смещения и вертикальные осадки высокоточное нивелирование высокоточная полиго-нометрия в ключе плотины — 5,0 мм у примыканий . — 2,0 мм скального основания — 1,0 мм

Потерны (тела плотины) Закрытый в бетоне горизонтальные н вертикальные деформации высокоточное нивели-ро-вание высокоточная полиго-нометрия ±(1,0-2,0) мм у примыканий - ± 2,0 мм

Район плотины в региональном смысле характеризуется многочисленными разрывными нарушениями как то: Ингиришским взбросом, простирающимся в 0,5 км западнее участка сооружения, краевой в 1,5 км. севернее участка плотины и несколькими другими нарушениями меньшего порядка.

Крупнейшим тектоническим нарушением, пересекающим участок плотины, является правобережный разлом типа взбросо-сдвига, который по плановому положению своему и амплитуде может М рассматриваться оперением вышеупомянутого Ингиришского взбросо-сдвига. Амплитуда горизонтального смещения разлома составляет 60-80 м, вертикального — до 100 м. Выход правобережного разлома на поверхность зафиксирован на отметках 400-440. Простирание его на участке плотины широтное, плоскость сместителя падает здесь примерно на юг под крутыми углами порядка 75-80°. В нижнем бьефе плотины линия разлома спускается в реку, в верхнем тянется широтно до соединения с основным нарушением — Йнгиришским разломом. Мощность зоны сместителя на верхних отметках в пределах плотины — 4-9 метров, на более глубоких горизонтах в створе плотины зафиксировано уменьшение мощности до 2-4 метров, однако на средних и низких отметках правого склона в нижнем бьефе она повышается до 16-17 метров.

Рассмотренный разлом определил основные закономерности в количественном и качественном развитии трещиноватости пород основания плотины, а, следовательно, и геотехнические показатели скалы в массиве.

В основании Ингурской плотины выявлено 26 трещин, могущих представить опасность для устойчивости и прочности плотины. Трещины сгруппированы в 6 систем. Оценка опасности каждой трещины определялась индивидуально, исходя из напряжений, направления трещин и характера заполняющих ее материалов, а также ширины раскрытия трещины, характера ее поверхности и других факторов.

Расчетная сейсмичность для плотины принята равной 9 баллов, учитывая особую ответственность арочной плотины, сложность технического строения площадки, наличия вблизи плотины сейсмогенных тектонических разломов, а непосредственно в основании сооружения — правобережного разлома, неоднородного сильнотрещиноватого основания с большим количеством крупных трещин с раскрытием более 10 см.

Арочная плотина представляет собой оболочку для двоякой кривизны с гравитационными устоями высотой по 26,5 м на обоих берегах. Общая высота плотины 271,5 м ставит ее на первое место в мире среди плотин арочного типа. Длина плотины по гребню составляет 760 м, в том числе 605 м — длина гребневой арки. Опорная часть плотины выполнена в виде седла, отделенного от арочной части периметральным швом специальной формы. Высота седла составляет 15-20 м на склонах и достигает 60 м в нижней части ущелья. Толщина плотины в сечении центральной консоли (секция 18) по гребню 10 м, по периметральному шву 56 м, по контакту с основанием 90 м.

Плотина построена в несимметричном створе по форме близком к параболическому. Отношение длины хорды верхней арки к высоте плотины составляет 2,3. Форма плотины определена в результате последовательного ее совершенствования, начиная от крутого очертания арок, на основе многочисленных расчетно-теоретических разработок и экспериментальных исследований на упругих, хрупких и геомеханических моделях (Гидропроект, ВНИИГ, ГрузНИИЭГС, НИС Гидропроекта и др.). В техническом проекте 1970 г. была утверждена форма плотины с расширяющимися к пятам арками 5-центрового очертания, объем плотины был определен в 3 960 тыс.м3. Напряженное состояние плотины характеризовалось неравномерностью и высоким уровнем сжимающих напряжений, достигающих 10 Мпа при основном и 13 Мпа при особом сочетании нагрузок и воздействий.

Отсутствие аналитического описания геометрии плотины служило препятствием для решения с требуемой точностью задач прочностного расчета плотины, оптимизации ее формы, конструирования элементов плотины, разрезки сооружения на строительные секции, столбы, блоки и пр.

Для исключения указанных недостатков в рабочем проекте Ингури ГЭС разработана конструкция плотины полиномиального очертания, обеспечивающая плавный характер изменения кривизн и толщин плотины как в арочном, так и в консольных направлениях. Форма плотины описана с помощью двух функций полиномиального вида 6-й степени: функции серединной поверхности и обощенной функции толщин. Неизвестные коэффициенты полиномиальных выражений определены из условия минимизации взвешенной суммы квадратов относительных невязок между заданными величинами и искомыми функциями. Реализация аналитического описания осуществлена с помощью пакета программ для ЭВМ. Оптимизация полиномиальной формы плотины выполнена по критерию минимума объема плотины методом последовательных приближений.

Тело арочной плотины разрезано на 42 секции геликоидальными швами, расположенными нормально оси арки на любой отметке на расстоянии от 15,3 до 16,33 м друг от друга; Бетонирование блоков велось ярусами высотой до 1,5 метра. Бетон в первую очередь укладывался в те блоки, которые примыкают.Х -береговыгл .устоям. В результате сначала почти по всему периметру плотины основание покрывалось бетоном, а затем фронт работ перемещался к центру. В русловой части секции плотины возводились тремя столбами, в основной части седло выполнено в два столба; арочные секции возводились до отметки 426 также в два столба, выше отм. 426 — одним столбом. Продольный шов, разделяющий секции плотины на два столба, примерно совпадает с срединной поверхностью плотины. Для снятия концентраций напряжений в верху продольного шва на отметке 426 устроена специальная галерея. Совместная работа отдельных секций и столбов внутри секций обеспечивается штраблением, цементацией швов и антисейсмической арматурой.

В швах установлена цементационная арматура для первичной и повторной (многократной) цементации. Первичная цементация швов плотины до отметок 360-370 выполнена после трубного охлаждения бетона до температуры +10° С, выше отметок 360-370 плотина омоноличивалась при температуре бетона 8-10° С в феврале-марте каждого года временной эксплуатации перед очередным поднятием уровня воды в водохранилище.

Для выполнения цементации швов плотины в период строительства и временной эксплуатации, сбора и отвода фильтрационной воды, контроля за состоянием плотины и возможности выполнения ремонтных работе после сейсмического воздействия в теле плотины устроено пять ярусов горизонтальных галерей, расположенных примерно через 50 м по высоте. Кроме того, по периметриальному шву выполнены две инспекционные галереи: вблизи напорной грани и на серединной поверхности плотины, заканчивающиеся на отм. 450. Выше до гребня выполнен только дренажный колодец.

Для повышения сопротивляемости плотины сейсмическим воздействиям и предотвращения треишяообразования от температурно-усадочных напряжений грани плотины армируются. Напряжения арматуры — 26 кг/м3.

Мероприятия по укреплению ("лечению") основания: укрепительная цементация для выравнивания прочностных и деформационных показателей массива Пород, заделка разлома и наиболее крупных трещин горным способом (выемка дробленного материала и устройство бетонной решетки), анкеровка микроучастков основания.

Двухярусная цементационная завеса > расположена непосредственно под всем контуром плотины, а в береговых примыканиях развернута в сторону верхнего бьефа. В русловой части цемзавеса заглублена на 90 м. Цементация произведена из галерей и штолен на 6-ти горизонтах. В этих же штольнях и галереях ведутся высокоточные геодезические измерения перемещений контрольных знаков.

Ингурская арочная плотина по совокупности параметров не имеет аналогов в мировом арочном плотиностроении, и по своим технико-экономическим показателям близка либо превосходит отечественные и зарубежные арочные плотины.

Ожидаемые деформации

Осадки при НПУ 510: ложа водохранилища - 20 мм бортов в районе створа - 35 мм гребня в ключе относительно основания -89 мм

Максимальный прогиб в ключе от гидростатической нагрузки при НПУ = 510: гребень - 222 мм отметка 460 - 173 мм

Максимальный прогиб гребня - 308 мм

Годовые колебания гребня в ключе вследствие колебания температуры - 11 мм

Скорость перемещения гребня при весеннем наполнении водохранилища с отм. 460 до отм. 510 - 2-3 мм/сут.

Максимальное плановое смещение основания в нижнем бьефе от гидростатической нагрузки в сторону нижнего бьефа: левый берег (X = 799, У = 3132) - 46 мм правый берег (X = 815, У = 2940) - 84 мм

Возможная подвижка вдоль разлома (геологический прогноз) - 100 мм

Программа наблюдений за осадками и горизонтальными смещениями Ингурской арочной плотины и берегов в районе створа" составлялась несколько раз, подвергалась дискусионному обсуждению на 8-м координационном совещании по натурным наблюдениям в Тбилиси 25-26 октября 1963 года, посвященном полностью проекту натурных наблюдений и исследований на Ингури ГЭС.

В программе даны схемы размещений пунктов опорной и контрольной сети, типы геодезических знаков и устройств, методы наблюдений. В состав наблюдений вошли: измерения осадок и плановых смещений в потернах (галереях) в цементационных штольнях на отметках 260, 315, 360, 405, 450, на гребне плотины и в цем. штольнях на отм. 511, измерения взаимного движения блоков правобережного тектонического разлома в штольнях на отм. 360 и 406, измерения осадок основания в подходных штольнях, плановые и высотные измерения деформаций скального основания по обратным отвесам в нижнем бьефе плотины на удалении 200-300 метров от плотины,

- измерения осадок и развала (схождения) берегов на участке протяженностью 4 км (по 2 км в верхнем и нижнем бьефах от створа плотины).

Заданные точности определения деформаций: горизонтальные смещения в ключе арочной плотины (средняя квадратичная ошибка) - ± 5,0 мм горизонтальные смещения плотины у примыканий - ± 2,0 мм горизонтальные смещения скального основания в районе плотины - ± 1,0 мм осадки плотины и основания - ± (1,0-2,0) мм взаимное плановое положение берегов водохранилища

- ± 2-3 мм осадки берегов водохранилища в верхнем бьефе в нижнем бьефе

- ± (2,0-3,0) мм

- + (1,0-2,0) мм

Наблюдения за осадками включали закладку двух кустов (групп) исходных реперов в нижнем бьефе (на удалении 1,5 км. от плотины) на разных высотах (вблизи основания и гребня) (см. приложение), рабочих реперов по трассам нивелирования к плотине, осадочных марок на гребке плотины, в ее галереях на разных уровнях (всего 6) и в продолжении галерей — штольнях в береговых примыканиях плотины, а также в подходных штольнях (см. приложение).

Высотная сеть Ингурской арочной плотины создавалась в течении более чем 20 лет ее строительства и эксплуатации и не раз описана. Последние изменения в ней были в 1990 году, когда был закреплен новый ход по гребню плотины. В 1991 году на дороге "плотина-Джвари" были уничтожены почти все переходные точки, заложенные в свое время в бетонные покрытия дороги.

Задачи наблюдений были сформулированы автором в "Программе наблюдений за осадками и горизонтальными смещениями Ингурской арочной плотины и берегов в районе створа". Этот документ регламентирует допуски на определение осадок следующим образом: осадки плотины и основания (1-2) мм осадки берегов водохранилища:

В 1992 году для работ был использован нивелир N¿-007, с комплектом 3-метровых инварных реек на поверхности и комплектом 1,8 метровых инварных реек с подвесными устройствами для работы в в верхнем бьефе в нижнем бьефе

2-3) мм (1-2) мм штольнях и потернах. Этот комплект полностью соответствует всем требованиям высокоточного нивелирования. Комплекты реек были компарированы в МИИГАиК в 1990 году.

Для подвесных реек перед работой производилось определение разности верхних пяток и полной длины реек. Каждый день перед работой производился контроль сферического уровня.

Отметим, что нивелирование в высотной сети плотины велось с двух горизонтов по двум шкалам в прямом и обратном направлении. Это позволяет на каждой станции получить четыре превышения, каждое из которых получено по двум шкалам. По этим превышениям образуются шесть разностей с^-гс^ таким образом: (11= Их - Ь2 — разность превышений 1-го и 2-го горизонтов прямого

12= 1гз - 114 — разность превышений 1-го и 2-го горизонтов обратного

13= 111 - Ьз — разность первых горизонтов прямого и обратного ходов, сЦ= 112 - 114 — разность вторых горизонтов прямого и обратного ходов, ¿5= 0,5(с1| + с12) — разность средних из первых и вторых горизонтов

6= 0,5(ёз ~ разность средних превышений прямого и обратного

Эти разности позволяют оценить точность исполненного нивелирования. Например, разности и ё2 позволяют получить среднюю квадратичную ошибку (СКО) превышения на станции по формуле: хода, хода, прямого и обратного ходов ходов. где п — количество разностей с!]

Разности бГ? и (¡4 также позволяют получить СКО превышения на станции т2 = 0,5

2)

По разности й5 можно получить ту же характеристику по формуле где пх и N — то же, что и в (3).

Заметим, что вычисленные по формулам (1)-(4) средние квадратичные ошибки неравноценны. Наиболее близка к действительным ошибкам оценка, полученная по формуле (4) по разностям бб. Наименьшие оценки получаются по формуле (1) и (3) по разностям с^, (12 и 65. Это вызвано тем, что между измерением превышений и или 1гз и Ь4 происходит мало времени и следовательно внешние условия не успевают существенно изменить

3) где П] — число станции в секции

N — число секций в оцениваемой сети или ходе. По разности Йб получают СКО превышения из выражения

4) условия измерений и, значит, сами превышения. Этим вызвана малость разностей с!1 и с12 и связанной с ними СКО гп1- Малость <15 и связанной с ней га3 вызвана тем, что прямой ход обычно делают утром, а обратный вечером. Многие факторы при этом обычно меняют знак и поэтому средние из горизонтов мало отличаются друг от друга.

С 1991 года математическая обработка нивелировок, выполненных в высотной основе плотины Ингури ГЭС производилась на персональном компьютере по специальной программе, составленной на кафедре инженерной геодезии и маркшейдерии ГТУ. Соответствующие ведомости превышений и высот пунктов, а также ведомости отметок и осадок сдавались "Тбилгидропроекту" после каждого цикла измерений. Эта же программа производит полную оценку точности обрабатываемых ходов, расчитывая пц-гт4 для каждого хода, для всех поверхностных и всех подземных ходов отдельно. Кусты исходных реперов обрабатываются специальной программой "куст", выдающей отметки и осадки реперов куста по методу постоянства средней отметки куста и указывающей номер наиболее устойчивого репера в кусте. В ведомости отметок и осадок программа расчитывает и печатает осадки относительно исходного цикла и относительно предыдущего цикла.

Расчитали ср. кв. ошибку осадок наиболее ' удаленных от исходных кустов марок или реперов и сравнили их с допусками.

Расчеты сведены в таблицу 1.

Осадки наиболее удаленных от исходных кустов марок и реперов, как видно из таблицы, намного меньше допуска данного в "Программе". Если даже фактические осадки реперов и марок считать только случайной частью ошибок и допустить, что не выявленная систематическая ошибка равна случайной, то и в этом случае фактические осадки будут вдвое меньше допусков.

Название марок и реперов Кол-во станций Ср. кв. ош. осадки в мм. цикл 1/92 цикл 2/92 допустимая

1. Rp 58 на дороге в Джвари 50 0,40 - 2,0

2. Rp 9 у плотины 39 0,35 - 2,0

3. 5008 на гор. 315 м 58 0,43 - 2,0

4. 5018 на гор. 315 м 62 0,45 - 2,0 s П04 на гор. 315 м si 0,51 0,76 2,0

6. П02 на гор. 265 м 82 0,51 - 2,0

7. 411 на гребне 58 0/43 0,43 2,0

Основые задачи исследований, проводившихся автором при наблюдении за осадками, заключались в первую очередь в определении с высокой точностью (средняя квадратическая ошибка 12 мм) вертикальных перемещений плотины и прилегающей территории. Исследования включали: совершенствование конструкций опорных реперов и методики высокоточного нивелирования; оценку влияния изменения положения отвесных линий (вследствие наполнения водохранилища и возведения плотины) на величины измеренных осадок.

Надежность измерененных осадок во многом определяется надежностью исходных реперов сети. Применительно к условиям Ингури ГЭС автором были исследованы различные конструкции скальных реперов, их устойчивость и были рекомендованы для объекта реперы усовершенствованной конструкции.

Выполненные исследования нивелирования, внесение корректив в технологию работ позволили достигнуть средней квадратической: ошибки превышения на станции (0,4 мм, что существенно выше чем на других гидроузлах (0,7-0,8 мм) при применении аналогичной методики высокоточного нивелирования короткими лучами.

В 1972 году нами было выполнено 3 цикла измерений в высотной сети плотины, которые зафиксировали подъемы скального основания плотины до 2 мм после снятия речных наносов 40 м толщины. В следующие годы до 1978 года (пуск первой очереди станции) мы проводили по 2-3 цикла нивелирования в год, фиксируя нарастание осадок марок в пробке в пределах 100 м от створа плотины. Осадки были в пределах ожидаемых величин и не вызывали особого беспокойства. По мере возведения плотины марки устанавливались на пробке и низовой грани плотины, что позволило определять осадки самой плотины.

До пуска первой очереди много времени уделяли изучению методики высокоточного нивелирования и условий в каньоне реки Ингури. Исследования велись при помощи статистических методов. Они показали, что превышения смежных станций и секции в сети независимы, что результаты нивелирования в разных сезонных условиях равноточны и нормально распределены. Кроме того, стало ясно, что условия измерений у плотины отличаются от таковых в остальной части сети. Эти работы также показали, что плотина в процессе строительства оседает неравномерно и наклоняется в сторону верхнего бьефа на 23".

Исследовались также различные схемы измерений секций в ходах:

1. все секции прямо, затем обратно. 2. каждая прямо и тут же обратно. 3. схема измерений восьмерками. Первая давала М/, = 0,037 мм, вторая — Мк = 0,027 мм и третья — Мк - 0,020 мм, т.е. последняя схема была наилучшей. В результате, для увеличения точности нивелирования были приняты следующие меры:

Была улучшена термоизоляция нивелира и треноги.

Уменьшено допустимое неравноплечие до 0,10 м.

Увеличен минимальный отсчет по рейке до 1,0 м.

Тщательно очищались переходные точки й пятки реек.

Уменьшено влияние телескопической ошибки нивелира N1-007. (1)

Каждый рабочий день проверялись угол 1 и все уровни.

Рейки были снабжены подпорками.

Особо важные исследования нивелира и реек проводились каждый год.

Эти меры позволили достичь стабильно Мн = 0,025 мм, средней квадратичной ошибки осадки « 0,5 мм, вместо допустимой 1 мм.

За 25 лет работы много раз делали анализ стабильности кустов исходных реперов и метода их закладки. Эти репера заложены марками, показанными на рис. 2 и на выходах скальных пород так, как это показано на рис. 3. ив

Рис. 2

Рис. 3

В первые же 3-4 года один из реперов куста (три репера) терял устойчивость, а через 5-6 лет и второй. Оставался один репер (см. приложение), устойчивость которого то же была под сомнением. Анализ устойчивости реперов показал, что все реперы кустов участвуют в сезонных колебаниях поверхности в пределах 0,4-0,5 мм, что также способствует потере ими устойчивости. Кроме того трехреперный куст дает недостаточно информации о одном цикле измерений для надежного статистического анализа устойчивости, поэтому нами были предложены 4-6 реперные кусты с расположением их в одной из геологических штолен с установкой стационарного, дистанционного управляемого, гидростатического нивелира с их изоляцией от поверхности дверьми.

После заполнения водохранилища и пуска первой очереди станции в 1978 году рабочие реперы RP6, RP7 и RP8, расположенные на левом берегу р. Ингури в 300 м от плотины (см. приложение), стали показывать циклически нарастающие подъемы. Сначала эта информация вызвала недоверие у гидростроителей, однако, когда подъемы этих реперов достигли в 1979 году 6 мм. было установлено, что основной причиной подъема указанных реперов является фильтрация воды под плотину. Для уменьшения процесса фильтрации была увеличена мощность и глубина цементационной завесы под плотиной на левом берегу, что привело к постепенному затуханию процесса, хотя подъемы реперов полностью не прекратились. Нами же был сделан вывод о том, что на высотных арочных плотинах рабочие репера надо распологать на расстоянии 500-800 м, от плотины после пуска 1-ой очереди станции.

В 1977 году отдел скальных оснований плотины выдвинул предположение об общем наклоне каньона р. Ингури в районе створа плотины с запада на восток на 7" в год. По просьбе геодезического сектора союзного "Гидропроекта" мы взялись за проверку этого предположения. В нижнем бьефе плотины приблизительно в 300 м-ах от плотины на левом берегу реки имелся рабочий репер RP7, а на правом — RP11. Расстояние между ними было « 250 м. Нами была проанализирована статистическими методами стабильность превышения между этими реперами за период с 1972 г. по 1977 год и выяснено, что общего наклона каньона не происходит с точностью до

0,6" и что наклономеры, очевидно, фиксируют наклоны тех блоков основания, где они расположены.

В 1983 года мы исследовали причины, вызывающие осадки марок и реперов в нижнем бьефе плотины. Были выбраны три группы реперов и марок: первая — на низовой грани плотины в основании 17-го и 18-го блоков — 6517*, вторая RP8 на расстоянии 350 м от плотины на левом берегу на гор. 300 м*, третья - 1025 на горизонте 511 м (уровень гребня плотины). Исследование производилось методом многократного корреляционного анализа и основными факторами считались: время Т, уровень воды в водохранилище Н, температура воздуха t, количество уложенного в плотину бетона Q и удельная нагрузка на основание 17-го блока Р для марки 6517. Были выведены уравнения множественной регрессии осадки для указанных реперов и марок, анализ которых позволил сделать следующие выводы.

1) Уравнения регрессии позволяют вычислять осадки с точностью 0,6 - 0,8 мм, что меньше допуска на 1 мм.

2) Плотина оседала до 1983 года в основном, под действием веса выстроенной части плотины.

3) Нижний бьеф — реперы, расположенные от плотины на расстоянии 350-800 м на гор. 300 и 511 м. — поднимался, в основном, под воздействием уровня воды в водохранилище. Максимальные подъемы были 6,0 мм. Основная причина подъемов — фильтрация воды через цементационную завесу. Обязательное условие — пронициаемость цемзавесы менее 0,01 м/сеьси на высотных плотинах цемзавеса должна опережать по высоте уровень воды в водохранилище.

Выполненно исследование по оценке влияния изменения положения отвесных линий на величины измененных осадок. Рассчитаны изменения положения отвесных линий на различных

29 участках территории гидроузла (включая штольни в берегах, галереи в арочной плотине) за счет создания дополнительных масс — плотины и воды в водохранилище. Максимальные изменения отвесныех линий на различных участках гидроузла достигали I", а поправки в измененные осадки достигали 3 мм (при требуемой точности их определения 1 мм) за счет полного наполнения водохранилища.

Изучение горизонтальных перемещений арочной плотины выполнялось автором преимущественно по внутренней (внутри плотины, в прилегающем горном массиве) плановой сети гидроузла, которая связывалась специальными измерениями на гребне с наружной плановой сетью.

Согласно "Программе наблюдений за осадками и горизонтальными смещениями Ингурской арочной плотины и берегов в районе створа" 1973 года, горизонтальные смещения плотины и берегов должны были определяться со следующими средними квадратическими ошибками (СКО): в ключе плотины - 5,0 мм плотины у примыканий - 2,0 мм скального основания - 1,0 мм

Для этого "Программа" предусматривала создание планового обоснования ввиде триангуляции 1 и 2-го порядков на верхнем горизонте нижнего бьефа. Сеть показана на рис. 4, на котором показан 1-ый порядок сети, а также ПОЮ, П09, НБ, П-223 — "второй". Далее между пунктами П09 и ПОЮ второго порядка прокладывается полигонометрический ход и гребню плотины между пунктами ПОЮ, 1, 2, 3, 8, 4, 5, 6, 7 и П09, показанными на рисунке 5.

В дальнейшем этот полигон вместе с полигонами в потернах и штольнях 4, 5 и 6-го горизонтов должны были составить единую плановую комбинированную сеть. Связь между горизонтами должна была осуществляться через прямые отвесы в ключе, четвертях и у

Рис. 4

Рис. 5 примыканий. Сеть создавалась по частям в разное время и объединить эти части в единое целое так й не удалось. Для того, чтобы увеличить точность определения положений пунктов 1-8 на гребне плотины полигон этого горизонта превратили в линейно-угловую сеть с измерением на каждом его пункте всех направлений с /»#:= 0,"8-1,"О и всех возможных длин сторон с т$ — 0,5 мм. Измерения в потернах и штольнях 4,5 и 6-го горизонтов должны были производится с той же точностью, но обрабытывать их приходилось раздельно.

Из всех описанных работ в 1990 г. мы взяли на себя угловые измерения в линейно-угловой сети на гребне и на 4-ом горизонте. Осенью 1991 года нами было предложено вести угловые и линейные измерения в полигонометрическом ходе 6-го горизонта, для чего был предложен прибор ДЦ-30 для линейных измерений.

Под этот прибор на 4 и 6-м горизонтах были перезаложены пункты полигонометрии. Пункты полигонометрического хода на гребне заложены в 1990 году и представляют из себя металлические трубы Ф25-30 см. заполненные с верхним центром в виде отверстия Ф16 мм под становой винт. Пункты ПОЮ и НБ представляют из себя знаки типа "термос" а являются пунктами триангуляции второго порядка.

Выше было сказано, что пункты полигонометрии на гребне и 4-ом горизонте связаны прямыми отвесами. Список этих отвесов и места их расположения по отношению к точкам полигонометрии на обеих горизонтах даны в таблице 2, а также в приложении.

Таблица 2.

N° точки полиг. на гребне, расст. до отвеса 1 отвес 2 отвес 3 отвес 4 отвес № точки в потерне 4 горизонта, расстояние до отвеса

ПО 9 1 м П09 П07 П05 ТЗ зм

4 5 м ПОТ-26/4 ПОТ-26/3 ПОТ-26/2 ПОТ-26/1 Т11 2м

8 Юм ГГОТ-18/6 ПОТ-18/5 ПОТ-18/4 ПОТ : к/з Т18 2м

3 14 ПОТ-12/4 ПОТ- 12/3 ПОТ-12/2 ПОТ ;/1 Т22 3 м

П01 0 ITO-iO ПО-8 ПО-6 тзз 3 м

Измерения по внутренней плановой сети заключались в прокладке ходов полигонометрии на гребне и в галереях плотины зг ниже гребня на двух уровнях, причем хода прокладывались не только в галереях, но и в их продолжениях. — штольнях (см. приложение), идущих вглубь горных пород (опорные знаки рабочих ходов полигонометрии располагались в концах штолен и поэтому примычные углы на опорных пунктах не измеряли).

Ходы полигонометрии разных уровней связаны между собой в единую внутреннюю сеть плотины с помощью вертикальных створов прямых и обратных отвесов. Створы отвесов (всего их три — в ключевом сечении и в серединах полуарок) идут от гребня вниз и заканчиваются ниже подошвы плотины.

Рассматривая графики (см. приложение) отвесов нижнего бьефа во времени, обратим внимание на следующее. Наиболее активны отвесы, находящиеся ближе к плотине. На правом берегу это отвесы СГС-21, отм. 420, и СГС-18, отм. 326. На левом берегу - СГС-15, отм. 315. В свою очередь, правобережные отвесы более активны, чем левобережные. Отвес СГС-21 устойчиво, из года в год, показывает перемещение оголовка к плотине в радикальном направлении. События в верхнем бьефе накладывают лишь небольшой отпечаток на четкую тенденцию, которая не прекратилась до сих пор. За период 1978-87 гг. скала района отвеса сместилась к плотине (по склону) на 11,5 мм (см. приложение). Возведение подпорной стенки в этом районе пока не повлияло на поведение отвеса. У отвеса СГС-18 выразительная синусоида по оси X в 1987 году (см. приложение), которая повторяет синусоиды отвеса 1983 и 1984 года и следует за синусоидой изменений УВБ. Амплитуда графика последнего года равна 4,5 мм, накопление перемещений с 1982 г. до 7 мм в нижний бьеф (см. приложение), подъему УВБ соответствует перемещение по потоку.

Сравнивая итоговые вектора за весь период наблюдений отвесов СГС-21 и СГС-18, находящихся на одном берегу примерно на одном

33 удалении от низовой грани плотины, но на различных отметках (разность 100 м), приходим к неординарному выводу о почти диаметрально противоположных перемещениях скалы в районе правого берега.

Такая схема внутренней сети позволяет достаточно точно определять подвижки в районах береговых примыканий (см. приложение). Как показывает практика, именно береговые примыкания часто бывают наименее устойчивы, их подвижки являются причиной аварий и аварийных ситуаций и поэтому подлежат тщательному контролю.

При реализации проекта полигонометрии выполнены исследования, расчеты, конструкторские работы, которые позволили реализовать проект и достигнуть высокой точности определения горизонтальных смещений: разработана конструкция съемного бокового (закладывается в стене галереи) планового геодезического знака. По условиям работ в перерывах между измерениями знак не должен выступать из-за поверхности стен галерей и штолен из-за возможностей повреждения и даже уничтожения при ведении различных строительных работ; была разработана конструкция знака из двух частей закладной (постоянной) в глубине стены и съемной, которая соединялась с постоянной во время измерений. Выполнено исследование точности центрирования теодолита и оборудования на таком знаке. Средняя квадратическая ошибка центрирования составляла 0,1-0,2 мм; выполнены высокоточные линейные измерения в ходах полигонометрии в галереях и штольнях с помощью специально разработанного оборудования, основанного на применении инварной проволоки (имеющиеся светодальномеры не позволяют измерить дайны сторон с ошибкой 0,1-0,2 мм). Помимо высокой точности разработанное оборудование позволило существенно сократить состав бригада для измерений;

-. — разработана и реализована схема измерений в полигонометрии на гребне с избыточными измерениями (угловыми и линейными), что позволило достигнуть требумую точность определения горизонтальных смещений с применением светодальномера (вместо инварной проволоки); разработана программа уравнивания сетей полигонометрии на ЭВМ с оценкой точности уравненных элементов сети.

Выполненные с участием автора изменения в проекте наблюдений, реализации исследований и разработок позволили получить надежные данные для оценки состояния плотины, ее основания и береговых примыканий, внести необходимые корректировки в ход строительных работ (например, изменение объемов укладки бетона в разные секции плотины для выравнивания их осадок, корректировать фактическое положение границ отдельных секций с учетом происшедших перемещений при переносе проекта плотины в натуру и т.п.).

Результат измерений оперативно представляли комиссии, которая на основе этих и ряда других данных, решала вопросы возможности подъема уровня водохранилища в период строительства, глубины и режима (скорости) сработки и наполнения водохранилища при эксплуатации гидроузла.

Из сравнения эпюр на графиках видно (см. приложение), что арка на горизонте (511 м) снимается и разжимается не равномерно и максимальные перемещения находятся не в ключе плотины, а уточки 3, где оно по отношению к маю 90 г. равно 83 мм. Надо отметить СКО определения этих перемещений не соответствует требованиям программы — 5 мм в ключе и 2 мм у примыканий. Точного расчета СКО перемещений нет, т.к. оценка точности положения пунктов

35 триангуляции шла отдельно, а полигонометрии на гребне отдельно, без учета ошибок пунктов ПО-10 и П09ю На наш взгляд эта ошибка может находиться в пределах 10-15 мм, а предельная в 20-30 мм.

Возможно, необходимо обратить внимание на поведение точки 1 на гребне. Эта точка находится в районе примыкания плотины к скале и здесь между максимумом и минимумом нагрузки происходит резкое изменение направления вектора смещения. Тоже происходит на пункте П0-9.

Рассмотрим деформации хорд арочного сечения плотины на гребне (см. приложение). Здесь хорошо видно, что изменение длин хорд 2-6, 3-4 и 3-5 имеют периодический характер, что вполне объяснимо характером работы плотины. Хорды же ПОТО-НБ и 1-7 ведут себя иначе, т.е. в хорде 1-7 происходит накопление остаточных деформаций, в результате чего она удлиняется. Во-всяком случае, с мая 90 года эта хорда удлинилась и 13 мм. Хорда (П010-НБ) тоже удлинилась до осени 91 года как видно « 11 мм, но затем почти восстановила свой размер.

Перейдем к 4-ому горизонту (см. приложение). Здесь разница между max и rain перемещений меньше. Максимальные смещения на этом горизонте у точек 17 и 19, т.е. у правобережной части арки как и на гребне. Следует отметить резкий скачок в перемещениях двух точек 23 и 24 (почти в 50 мм), находящихся у правобережного Примыкания бетона к скале, тогда как на левом берегу переход от точек в бетоне к точкам в скале плавный.

Разворот векторов перемещений между max и min нагрузками на этом горизонте гораздо меньше, т.е. меньше "болтанка" и значит направление нагрузки меняется мало.

Посмотрим на поведение хорд на этом горизонте. Здесь картина такова: хорды (10-23), (12-21) и (13-19) изменяют свою длину периодически согласно с работой плотины. В изменениях хорды (1536

17) периодичность чувствуется мало и видно, что эта хорда дайну меняет мало, т.к. обе точки перемещаются почти параллельно друг другу и расположены рядом. Хорда же (9-24) имеет тенденцию к увеличению своей ддины, хотя и меньше, чем хорда (1-7) на гребне. Во-всяком случае здесь участвует точка 24, находящаяся у контакта со скалой на правом берегу, перемещения которой направлены приблизительно по направлению хорды (9-24).

Все работы по высокоточному нивелированию, выполненные за три года имеют точность 2-4 раза большую, чем этого требует "Программа" и поэтому выводы полученные по результатам этих работ имеют достаточно высокую надежность.

Работы по определению горизонтальных смещений также выполнены по "Программе" и с достаточно высоким качеством, но чтобы получить из результатов этих работ выводы такой же надежности, что и в нивелировании, необходимо довести плановую сеть до того вида, который она должна была иметь по программе и сосредоточить все измерения и обработку в одних компетентных руках.

Количество геодезической КИА на арочной плотине

Таблица 3 п/п Наименование КИП Количество шт.

Всего на 1.1.1988 вышли из строя или не использ.

1. Фундаментальные и рабочие реперы 34 25 9

2. Осадочные марки на дневной поверхности 220 193 27

3. Осадочные марки в галереях и штольнях 402 343 59

4. Пункты триангуляции 40 " 30 10

V "" Пункты пояигонометрии 82 76 6

6. Марка на низовой грани 89 64 25

7, Отвесы в теле плотины 13. 13

X. Отвесы в основаниях и береговых упорах 25 20 5

9. Отвесы в нижнем бьефе . 14 12 2

Всего 919 776 143 где КИА - контрольно-измерительная аппаратура, КИП - контрольно-измерительные приборы.

По результатам поведения арочной плотины надо сделать вывод о том, что ни в коем случае нельзя ослабить внимание к изучению ее осадок и деформаций, т.к. в ее деформациях и осадках нет стабильности.

Помимо решения основной задачи были выявлены ранее неизвестные процессы в плотине и в прилегающем горном массиве, которые следует учитывать при проведении натурных наблюдений на других гидроузлах. Важнейшие из них следующие:

1. Впервые было установлено явление подъема береговой поверхности в нижнем бьефе при частичном (до 2/3 полного объема) наполнении водохранилища. Величина подъема, которая достигала более 10 мм, происходила на разных уровнях (максимальный подъем — на отметках гребня). Явление вызвало дискуссию специалистов на страницах журнала "Гидротехническое строительство". Были высказаны различные гипотезы о причинах этого явления. Но все отмечали, что вызванное подъемом разуплотнение грунтов в основании и в берегах может повлиять на устойчивость плотины. При дальнейшем подъеме водохранилища подъем сменился осадками. Аналогичное явление было позднее обнаружено на ряде других гидроузлов.

2. Определены границы осадок территории гидроузла при наполнении водохранилища. Установлено, что исходные реперы расположены слишком близко к плотине (1,5 км) и требуется закладка дополнительных реперов и прокладка нивелирных ходов в нижнем бьефе в сторону от плотины.

3. Получены ценные данные о характеристиках и закономерностях продольных наклонов пробки арочной плотины (из нивелирования в поперечных галереях). На сезонные колебания

38 уровня водохранилища пробка очень быстро реагирует изменением наклона (изменение превышения на 0,3 мм при изменении уровня верхнего бьефа на 1м). Доказано, что изменение наклона пробки является важнейшей характеристикой оперативной оценки состояния и нормальной работы плотины.

4. Установлены закономерности вертикальных перемещений плотины, ее основания и береговых примыканий. Определены величины сезонных вертикальных перемещений гребня арочной плотины (до 15 мм), которые происходят из-за изменения температуры бетонного тела плотины.

5. Доказано отсутствие поперечных наклонов плотины (гипотеза наклона выдвигалась по показаниям других, не геодезических измерений). Установлено также отсутствие подвижек по ответвлению разлома, которое происходит вдоль правого берега в районе примыкания арочной плотины.

6. На основе анализа происходящих вертикальных деформаций разработаны научно обоснованные требования к периодичности нивелирования высотной сети гидроузла.

Одним из крупнейших достижений современной науки стало создание лазеров.

Уникальные свойства лазерного излучения позволили создать многие измерительные приборы, предназначенные для выполнения инженерно-геодезических и маркшейдерских работ. Использование лазерных приборов увеличивает точность измерений, повышает производительность труда, . позволяет автоматизировать различные строительные процессы, что в конечном итоге обеспечивает значительное повышение эффективности и качества строительно-монтажных работ.

Для геодезическо-маркшейдерских работ применяются газовые и полупроводниковые лазеры. Они служат базой для создания

39 принципиаьно новых приборов и устройств — таких как лазерные дальномеры, интерферометры, рефрактометры, визиры и т.п. Весьма перспективно применение лазерного луча для задания опорного направления, относительно которого производятся различные измерения.

Применение лазерных дальномеров, центриров и других приборов позволяет проводить измерения и выполнять контроль с большой точностью. Опьгг применения лазерных приборов показал, что на отдельных вицах обще-строительных и маркшейдерских работ производительность труда по сравнению с традиционными методами повышается на 20-30%.

Математическое обеспечение уравнивания и опенки точности маркшейдеро-геодезических сетей — основная составляющая новых технологий маркшейдерских работ.

При составлении и развитии схем маркшейдерских опорных сетей должны учитываться типы применяемых инструментов, повышение производительности труда, квалификация исполнителей, рекомендуемая точность.

При совместном использовании гиротеодолита и светодальномера положение опорного пункта можно определить полярным способом по расстоянию и ориентирному углу. Рис. 6. Р А

Рис. 6

Согласно матрице: 2 ат^-СОв^+^-^^т2« вша-аиа! р р

I 5ша с(ва

Р ' Р по заданным параметрам ш5 = ± 2 см, та ~ ± 15", был составлен график зависимости ошибок Мр от угла а и расстояния Б. Этот график показывал, какие смещения пунктов можно с уверенностью фиксировать, если использовать совместно гиротеодолит и светодальномер.

В маркшейдерских работах выгодно использовать совместно гаротеодолиты и светодальномер также при решении обратных засечек.

Можно показать, что образование вектора поправок к гироазимутам

V = АХ- Ь, переходя к нормальной системе будет иметь где и = А* -Ь.

Решая систему уравнений получим

Х -=М-> ■ £ *.

Оценка точности, например, подходного пункта приводится без учета и с учетом ошибок координат исходных пунктов.

Автор предложил подземную полигонометрию развивать в две очереди. Первая очередь обобщает ранее проложенные ходы в части их укрупнения, т.е. максимально возможного увеличения длин сторон и сокращения количества пунктов. Такая сеть создает жесткий каркас для развития полигонометрии второй очереди. Пункты полигонометрии второй очереди служат для текущего обоснования горных работ и являются промежуточными точками по отношению к пунктам каркасной сети. Рис. 7.

Рис. 7

Как показывает практика маркшейдерских работ, пункты каркасной сети целесообразно располагать на концах прямолинейных горных выработок с образованием замкнутых контуров сети. Цикл измерений состоит в определении гидроазимутов сторон и их длин светодальномером. Каждая сторона сети ориентируется самостоятельно и независимо. Поэтому точность пунктов сети всех частей примерно одинаковая.

Повышение точности измерений и ориентирования каркасной сети делает целесообразным сторогое уравнение результатов измерений.

Самостоятельное ориентирование сторон сети уменьшает степень зависимости результатов измерений и их функций, что приводит к возникновению диагональных и кодиагональных матриц уравнения. Такие матрицы, как известно, проще обращаются и

42 облегчают процесс уравнивания. Отсутствие побочных миноров улучшает оценку точности уравненных величин.

Наряду с повышением точности геометрической основы имеет место и экономическая выгода от применения гиротеодолитов и светодальномеров. В среднем в 3 с лишним раза меньше, чем при обычных средствах измерений.

С одной опорной точки по гироазимутам направлений и длины пучков линий, определяемых светодальномерами, исходящих из этой точки, можно определить ряд точек.

При определении положения точек полигонометрическим путем тензор ошибок в обобщенной форме можно выразить следующей формулой

То = сг" •К, где То — тензор ошибок, описываемый матрицей; а2 — некоторый множитель, зависящий от ошибок непосредственно измеренных величин; К = с~! — ковариационная матрица, элементы которой отражают зависимость положения последующих пунктов от предыдущих.

При определении положения точек полярным способом обобщенный тензор ошибок будет иметь вид:

Гг= а2-Е, где ст'-— имеет указанный ранее смысл, Е — единичная матрица.

В данном случае каждая точка определяется независимо по азимуту и расстоянию, т.е. ошибки положения точек по мере удаления от начала хода не накапливаются. Это следует из формул: 2 2 1 2 . ? 2 mx¡ = т3. ■ cos a,r + -~2'S siiTa r'mar

1 > mí = nti ■ sin2 ar + — • S2 • cos2 ar • ml b' p" где ms. — средняя квадратичная ошибка измерения расстояния светодальномером, практически « const; т

Исследования показали, что т„ = ±15", систематическая ошибка измерения расстояния светодальномером а — 2 мм, случайная — ц = 3 мм на среднюю длину 610 м средняя относительная ошибка измерения расстояний светодальномером равна ~ 1:75000. Расхождение в координатах точек оказались в пределах от 2 мм до 6 см.

Гиротеодолит и светодальномер в шахтных условиях работают стабильно и дают устойчивые показания.

Затраты времени характеризуются следующими величинами.

Цикл измерений гиротеодолитом при наблюдении 5-ти направлений одним приемом занимает 40 минут. На цикл измерений одной линии требуется 15 минут. Исследования показали, что при применении гиротеодолита и светодальномера затраты времени уменьшаются в 2 раза при повышении точности результатов по сравнению с теодолитным ходом 1-го разряда и одинаковой точности результатов по сравнению с подигонометрией повышенной точности.

Применение гиротеодолитов и светодальномеров вносит в результаты измерений систематические ошибки. В частности, измеренные на пункте гидроскопические азимуты, будут содержать систематическую ошибку, зависящую в числе прочих прочин, от правильности определения постоянной поправки гироскопического прибора. От ряда причин возникает систематическая ошибка измерения расстояния свето- или радиодальномеров.

Поэтому сторогое уравнивание сетей с учетом систематических ошибок в определениях азимутов и расстояний представляют собой серьезную проблему. Один из возможных путей учета систематических ошибок не только измерений, но и исходных данных — их выделение из уравнительных вычислений [1,2].

Исключение систематических ошибок таким путем существенно улучшает оценку элементов сети, следовательно, повышает ее надежность. Возникающие на этом пути осложнения, связанные с увеличением объема уравнительных вычислений, находят свое разрешение на путях реализации в алгоритмах ЭВМ.

В своих публикациях автор рассмотрел вопрос по исключению систематических ошибок в процессе уравнивания [1, 2].

Выявление матриц систематических ошибок показано при разных способах уравнивания. Иллюстрация теории проведена на одном из конкретных примеров практики.

Основные исследования, экспериментальная и производственная проверка выполнена на предприятиях треста "Ткибулуголь".

Сохранение экологической стабильности окружающей среды при строительстве и эксплуатации высотных плотин в сложных условиях горного рельефа — важнейшая проблема экологии.

Бурное развитие научно-технической революции привело к резкому усилению антропогенного воздействия на природную среду, к возникновению новых или обострению ранее существовавших экологических проблем.

Проблемы экологии необходимо рассмотреть во взаимосвязи всех явлений природы.

Это обстоятельство выдвигает на одно из первых мест среди научных направлений ближайшего будущего фундаментального исследования экологии человека, изучения взаимодействия человека с природой. Решение, исследование этой проблемы должно базироваться на рациональном природопользовании, при этом должны учитываться климатические и другие природные явления (сезонность, зональность, рельеф и т.д.), которые в определенных интервалах времени могут многократно усиливать негативный суммарный эффект антропогенного воздействия на природную среду. К сожалению, такой подход к изучению, а, следовательно, и к новым причинам прогнозирования и управления биосферными процессами остается недостаточно разработанным.

Однако именно человеческая деятельность все более и более нарушает границы естественных природных ландшафтных зон и отдельных ландшафтов. При этом транспортировка ее отходов, различных видов загрязнений окружающей среды все в большей мере связывается с направлением атмосферных и поверхностных потоков. Изучение и обогащение рациональных способов и приемов природопользования на ограниченных (локальных) территориях доступно сопротивления Прогнозированием изменения природных обследованиях на фоне глобальных технологических изменений.

Возросшая эксплуатация природных ресурсов, нарастающее загрязнение среды обитания отбросами промышленного производства — для устранения всего этого требуются согласованные усилия народа и человечества в целом.

Природные и социальные условия Грузии обусловили своеобразное формирование ее территориально-производственного комплекса. Среди важнейших особенностей Грузии следует отметить преобладающий здесь горный рельеф, осложняющий вовлечение в хозяйственный оборот естественных ресурсов. Природными условиями определена специфика освоения ее территории. Если на низменности промышленность и сельское хозяйство развиваются достаточно интенсивно, то в горных районах этот процесс наблюдается в меньших масштабах.

Состояние природной и окружающей среды определяют следующие факторы территориально-производственного комплекса Грузии:

1. На небольших по запасам и площади распространения месторождений полезных ископаемых. Минерально-сырьевые ресурсы имеют разнообразный состав (уголь, нефть, марганцевые руды, цветные металлы, горно-химическое сырье, стройматериалы и т.д.). Из-за разбросанности их месторождений природе наносится большой урон, чем это было бы при концентрированности полезных ископаемых; :

2. Возможность использования гидроресурсов в довольно широких масштабах. Учитывая, что 3% всех рек бывшего СССР приходится на Грузию, в ней ведется интенсивное строительство плотин, что приводит к затоплению уникальных территорий, изменению ландшафта, потоплению угодий;

3. Возникновение и развитие ряда промышленно-экономических зон в Восточной и Западной Грузии, в ее Причерноморской части. Развивающиеся металлургия, машиностроение и некоторые другие отрасли становятся потенциальными источниками загрязнения атмосферы, вод и почв;

4. Промышленное освоение лесных ресурсов ведет к изменению состояния флоры и фауны Грузии. Из общей площади республики в 3012,9 тыс. га лесом покрыто 2768 тыс. га. Ежегодно вырубается более 400 тыс. га леса. Лесовосстановление и лесоразведение (по данным на 1983 г.) было проведено на 29 тыс. га. В 17 заповедниках Грузии на территории 133,5 тыс. га находится под охраной государства почти 12,5 тыс. видов растений, более 300 видов зверей, более 800 видов птиц, 23 вида рыб.

5. Специализация сельского хозяйства на выращивание и переработку высокотоварных южных культур изымает в оборот наиболее продуктивные, благоустроенные и, как правило, р красивейшие по своим природным условиям земли, иногда это приводит к отрицательным изменениям в состоянии почв.

6. Развитие курортно-туристического хозяйства на базе климатологических, природно-рекреационных ресурсов и приморское географическое положение республики являются причиной широкого вовлечения в сферу индустрии отдыха неповторимых природных зон, распространения строительства курортов, турбаз, объектов обслуживания и, как следствие, загрязнение природной и окружающей Среды.

Использование гидроресурсов Грузии в настоящее время в основном связано с Ингури ГЭС, каскадом Варцихской ГЭС, комплексом на р. Арагви. Наряду с этим возрос удельный вес тепловых электростанций. Соотношение между ГЭС и ТЭЦ составляет 1 к 0,61.

Промышленность является основным загрязнителем атмосферного воздуха. Следует отметить, что межгорные низины, где расположено большинство промышленных зон, хуже проветриваются и аккумулируют тяжелые газы и взвешенные частицы. Загрязнение атмосферы промышленными выбросами приводит к выпадению насыщенных ими осадков на поля сельскохозяйственных угодий.

Приморская зона Грузии является крупнейшей оползневой зоной. Оползни разрушают дорожные коммуникации. Неглубокие оползни развиты в глинистом делювии, а глубокие оползни скольжения захватывают коренные породы, разгрузка которых происходит на дне моря.

В процессе ведения горных работ возникают неизбежные изменения окружающей среды. В общем виде влияние горных работ на окружающую среду приведено в составленной нами таблице. В таблице 4 также приведены мероприятия по снижению воздействия горных работ на окружающую среду, рекомендованная автором.

Таблица 4.

Элементы окружающей среды Результат воздействия Мероприятия по снижению воздействия на окружающую среду

1 2 3

Водные ресурсы Истощение запасов подземных и поверхностных вод. Нарушение гидрогеологического и гидрологического режимов территории. Загрязнение вод-ного бассейна. Исчезновение мелких рек и ручьев. Сокращение притока воды в горные выработки^ Очистка сточных вод от вредных примесей до безопасного уровня. Максимальное использование очищенных сточных вод на производственные нужды. Широкое внедрение водооборота.

Воздушны й бассейн Запыление и загрязнение атмосферы. Сокращение срока службы зданий и оборудования. Рост заболеваемости живых организмов. Создание технологических процессов и горонотранспортного оборудова-ния с низким пылеобразованием. Разработка и освоение способов систем улавливания и утилизации газообразных продуктов. Пред-отвращение самовозгорания и пыления природных отвалов, складов руды и угдя, бортов карьеров. Тушение эндогенных пожаров.

Земельные ресурсы Деградация земной поверхности и формирование техногенного рельефа. Сокращение площадей и продуктивности земельных Совершенствование горных работ в направлении сокращения изымаемых из оборота нарушенных земель. Ускорение темпов и снижение трудо-емкости рекультивации. угодий. Усилиние эрозионных процессов. Загрязнение и засоление почв и грунтов. Ухудшение условий обитания животных организмов. Рационализция технической и биологической рекультивации земель. Создание и освоение комплексов специальных машин для рекультивации, технических средств защиты от загрязнения и засоления почв и грунтов. Складирование продуктивного слоя с последующим нанесением его на рекультивируемую поверхность.

Недра Источение минерально-сырьевых ресурсов. Нарушение геологического строения и геодинамического состояния массива. Снижение уровня и истечение, запасов подземных вод. Загрязнение недр. Ускорение карстовых процессов. Потери полезных ископаемых при добыче. Снижение потерь и разубоживания полезных ископаемых при добыче и траспортировке. Вовлечение в эксплуатацию некондиционных и сложных месторождений. Извлечение полезных ископаемых из разубоживающей массы. Селективная выемка минерального сырья. Внедрение безотходной технологии, био- и геотехнологии.

Профессиональная подготовка специалистов

Выше, изложенное обосновывает целесообразность в подготовке различной учебной литературы.

Создание учебника, для вузов является сложной и кропотливой научно-методической работой. В данном случае сложность работы усугубляется рядом дополнительных обстоятельств, а именно: во-первых, создание специальной терминологии на грузинском языке, учитывая, что до того таковая отсутствовала. Эта терминология должна увязываться с общепринятой и прежде всего с русской терминологией, отображать характер ее и сущность.

Во-вторых, необходимостью показать глубокую связь развития и внедрения радио- и светодальномерной техники с запросами геодезическо-маркшейдерской службы и, следовательно, с совершенствованием технологий работ.

В-третьих для решения одних и тех же задач создано большое разнообразие систем и приборов, в связи с чем требуется тщательный отбор включаемого в учебник материала, отражающего наиболее перспективные для внедрения средства измерений.

Содержание и цель всего учебника и отдельных его глав направлено на решение конкретных задач, вытекающих из реформы образования, в которой специально предусматривается усиление подготовки специалистов в области новой техники.

Методология изучения применения при описании развития радио- и светодальномерной техники, путей использования ее для решения различных задач. Эти вопросы освещены в учебнике не как нечто абстрактное, застывшее, неизученное, а напротив, как регулярно совершенствуемое творческими усилиями ученых и производственников. Перед студентами, изучающими курс, должны открываться новые возможности дальнейшего совершенствования технологии маркшейдерско-геодезических работ.

Обеспечение связи теории с практикой маркшейдерско-геодезических работ. При изучении каждого раздела студент должен иметь возможность правильно понять современные тенденции в развитии радио- и светодальномерной и в целом измерительной техники и в связи с этим правильно ставить и решать по-новому многие маркшейдерские и геодезические задачи при обслуживании горных предприятий, строительстве зданий и сооружений, проведении геологоразведочных работ и различных инженерных изысканиях.

Структура учебника и научное обоснование метода передачи информации определялись путем размещения необходимого объема информации в определенной последовательности, отражающей систему и причину данной дисциплины.

Соответствие учебного материала современному уровню и перспективам развития науки и техники осуществлялось путем извлечения из современной теории и практики производства и применения радио- и светодальномеров в СССР, России и за рубежом наиболее ценного, что может быть использовано для надлежащей подготовки инженеров-маркшейдеров и инженеров-геодезистов, а также основных целей, касающихся перспектив развития в целом измерительной техники с учетом запросов маркшейдерско-геодезической практики.

Стабильность и сжатость изложения материала достигалась тем, что в учебнике по возможности не помешались сведения преходящего характера. Используя опыт российских авторов подобных учебников (В.З.Пащенкова), мы старались осветить в основном принципиальные положения, хорошо оправдавшие на практике приборы и методы производства маркшейдерско-геодезических работ, предкрепляемых в необходимых случаях примерами.

Автору учебника, по мере возможности, удалось систематизировать, обобщить и создать такую терминологию на грузинском языке, которая отвечала бы сути, смыслу и значению известных терминов на русском и зарубежных языках.

Новые методы измерений маркшеид«{Йжо геодезическими дальномерами опираются на цикл дисциплин, входящих в физику. Поэтому по рекомендации автора учебник озаглавлен "Физические дальномеры".

Надо отметить, что в 1966-68 годах под нашим руководством в Грузинском политехническом институте на кафедре инженерной геодезии и маркшейдерии при участии сотрудников кафедры впервые в бьющем СССР был использован светодальномер СТ-65 для маркшейдерских работ во взрывоопасных угольных месторождениях. В то же время проведены работы по определению координат полигонометрических пунктов на строительстве Ингури ГЭС с использованием светодальномера.

Исходя из принципиального положения — инженер должен знать теорию маркшейдерско-геодезических измерений и методику оценки их точности, математические методы обработки наблюдений и измерений, использовать современную вычислительную технику.

Автором совместно с профессором Б. И. Беляевым был опубликован учебник "Теория погрешностей и способ наименьших квадратов" для студентов ВУЗ-ов по специальности "Маркшейдерское дело". Москва, "Недра", 1992 г., 286 стр.

Учебник написан в соответствии с действующей программой дисциплины "Математическая обработка маркшейдерско-геодезических измерений" для высших учебных заведений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате многолетних экспериментальных исследований и разработок автором решена научная проблема обеспечения устойчивости высотной плотины в горных условиях с применением новых технологий маркшейдерских работ.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации, полученные при выполнении исследований и внедрении разработок, заключаются в следующем:

1. Разработана система маркшейдерского мониторинга, включающая три системы мест наблюдения, конструкции сетей, реперов и марок обеспечивающая долголетнюю их сохранность, приборы и методы измерений гарантирующие необходимую точность измерений, а также методы оценки точности полученных результатов.

2. Выявлены факторы, влияющие на точность нивелирования применительно к условиям каньона Ингури ГЭС. Они легли в основу усовершенствованной методики высокоточного нивелирования и позволили повысить точность и надежность получаемых результатов (минимум на 30%), они были учтены во время установления режима работы Ингури ГЭС, а также при проектировании подобных ГЭС.

3. На основе анализа устойчивости исходных реперов высотной сети гидроузла, определена система по усовершенствованию их конструкций, мест размещения.

4. Установлены закономерности поведеня вертикальных деформаций в зависимости от периодичности нивелирования высотной сети гидроузла.

5.Впервые установлены закономерности подъема береговой поверхности в нижнем бьефе при первом наполнении водохранилища (вместо ожидавшихся осадков).

6. Установлены закономерности и определены величины вертикальных перемещений гребня арочной плотины, ее основания и береговых примыканий на разных высотах.

7. Доказано отсутствие поперечных наклонов плотины (гипотеза наклона выдвигалась по показаниям других и высказывалось опасение о возможности этих наклонов в сторону геологического разлома, что могло повлечь разрушение плотины со своими последствиями), по нашим измерениям она не достигает 6" и находится в пределах ожидаемого сдвига.

8. Для повышения качества (точности) измерений при развитии маркшейдерских сетей рекомендуется использовать гиротеодолиты и светодальномы одновременно.

9. Разработана математическая модель обратной гироскопической засечки позволяющая в необходимых случаях сократить число направлений на твердые пункты до трех.

10. Показано, что в гористых условиях вставку пункта можно осуществить и по двум опорным пунктам.

11. Предложен способ вычисления и строгого уравнивания с оценкой точности обратной засечки. Получено подтверждение, что гиротеодолитные засечки повышают точность определения координат подходных пунктов.

12. Разработана и практически подтверждена методика развития подземной полигонометрии в две очереди: в виде каркасной сети и вынос в натуру промежуточных точек полярным методом.

Показан один из возможных путей уравнивания каркасной сети, если ее стороны представить замыкающими теодолитных ходов в виде четырехугольников и предусмотреть измерение замыкающих сторон светодальномером.

13. Разработана методика группового уравнивания и оценки точности подземной полигонометрической сети, когда на узловых пунктах определены дирекционные углы гироскопическим путем.

14. Проведена систематизация и обобщение выполненных исследований и разработок с целью их использования в учебнике.

Основные научные положения опубликованы в следующих работах автора:

1. Групповое уравновешивание и оценка точности подземной опорной полигояометрии с определением гироазимутов на узловых точках. Труды ГПИ, № 2, 1968 г. 0,5 пл.

2. Об уравновешивании и оценке точности маркшейдерско-геодезических сетей, содержащих систематические ошибки. Труды ГПИ, №3, 1968 г. с.

3. Развитие шахтной полигонометрии полярным методом с применением гиротеодолита и светодальномера. Вестник АН ГССР, 1968 г., с.

4. Возможности применения топографического светодальномера СТ-65 для маркшейдерских измерений. Вестник АН ГССР, 1968 г., с.

5. Вставка подходного пункта обратной гиротеодолитной засечкой. ЦНИИЭИ Уголь, М., серия 3, 1969 г., 0,1 п.л.

6. Опьгг ориентировал шахты гиротеодолитом ГЙ-БИ. ЦНИИЭИ Уголь, М., серия 3, 1969 г., 0,1 пл.

7. Создание полигонометрии комбинацией гиротеодолитных и светодальномерных засечек. ЦНИИЭИ Уголь, М., серия 3, 1969 Т., 0,1 п.л.

8. Применение современных геодезических приборов при создании опорных маркшейдерских сетей. Тезисы докладов, Вестник АН ГССР, Тбилиси, 1968 г., с.

9. Внедрение гирокомпаса и гироскопического ориентирования на шахтах трестах "Ткибулуголь". Отчет по исследовательской работе. М. 1968 г. 62 с. (в соавторстве с Павловым Ф.Ф. и др.).

10. Контроль и развитие опорной сети шахты при помощи гиротеодолита и светодальномера. ЦНИЙЭИ Уголь, М., серия 3, 1968 г., 0,1 п.л.

11. К групповому уравновешиванию и оценке точности шахтной полигонометрии. Труды УДН им. ПЛумумбы, М., 1969 г., 0,5 п.л.

12. К вопросу новой технологии построения подземных опорных маркшейдерских сетей. Труды УДН им. ПЛумумбы, М., 1969 г., 0,5 п.л.

13. Результаты применения гиротеодолита ГИ-Й1 и светодальномера CT-65 для маркшейдерских измерений на шахтах треста "Ткибульуголь". Труды ГПИ, г. Тбилиси, № 1 (157), 1973 г. 0,8 пл. (в соавторстве с Цуцкиридзе С.Р.).

14. К теории комбинированных способов уравновешивания и оценки точности. Труды ГПИ, г. Тбилиси, № 1, (157), 1973 г. 0,5 п.л. (в соавторстве с Беляевым Б.И., Пиралишвили С.Х.).

15. Анализ высокоточного нивелирования котлована Ингурской арочной плотины. Труды XIX Закавказской конференции ВТУЗ-ов, г. Тбилиси, 1977 г., 0,1 пл. (в соавторстве с Майсурадзе H.H. и др.

16. К вопросу наблюдений за деформациями высотной арочной плотины Ингури ГЭС. Тезисы докладов XXII республиканской конференции ГПИ и работников производства г. Тбилиси, 1979 ; , 0,1 п.л. (в соавторстве с Цуцкиридзе С.Р. и Майсурадзе H.H.).

17. К вопросу загрязнения земной атмосферы. Доклад на 1-ой республиканской научно-методической конференции по образованию в области охраны окружающей Среды, г. Тбилиси, 1980 г., 0,5 пл.

18. Некоторые результаты определения осадок и деформации арочной плотины Ингури ГЭС геодезическими методами. Тезисы докладов XXII республиканской научно-технической конференции, г. Тбилиси, 1981 г., 0,1 п.л. (в соавторстве с С.Х.Пирашвили).

19. Состояние и пути совершенства геодезическо-маркшейдерской службы для обеспечения строительства в ГССР. Материалы Всесоюзного научно-технического совещания (ГОССТРОЙ СССР), г. Москва, 1982 г., 0,5 п.л.

20. Об оценке состояния природной и окружающей среды средствами факторного анализа. Труды ГПИ № 3 (248), г. Тбилиси, 1982 г., 0,5 п.л. ,

21. К вопросу оценки состояния естественной окружающей среды. Труды ГПИ № 2 (259), г. Тбилиси, 1983 г., с.

22. Направление математического моделирования в связи с охраной окружающей среды. Тезисы докладов юбилейной XXIV Республиканской конференции ГПИ, г. Тбилиси, 1983 г., с.

23. Роль картографо-геодезических материалов по вскрытии закономерностей состояния окружающей среды. Тезисы докладов XXII конференции ВТУЗ-ов Закавказья, г. Тбилиси, 1984 г. 0,1 п.л.

24. Особенности составления карт состояния окружающей среды на ЭВМ. Труды ГПИ № 7 (277), г. Тбилиси, 1984 г., 0,5 пл.

25. Вскрытие особенностей изучения факторов состояния окружающей среды на картах тренда. Труды ГПИ № 11 (281), г. Тбилиси, 1984 г., 0,5 пл.

26. Проблемы окружающей среды в структуре народного хозяйства ГССР. Изд. Общества "Знание", г. Тбилиси, 1985 г. 2,5 п.л.

27. Трилатерация. Грузинская советская энциклопеция, т. 10, г. Тбилиси, 1986 г., с.

28. Выбор схемы и расположения кустов исходных реперов при строительстве высотной арочной плотины. Труды ГПИ, Ns 7 (319), г. Тбилиси, 1986 г., (в соавторстве с Пиралишвили С.Х. и др.).

29. Геометрическое моделирование процесса загрязнения воздушного бассейна крупных городов выбросами отходов промышленных предприятий. Труды ГПИ, № 5 (347), г. Тбилиси, 1989 г.

30. Теория погрешностей и способов наименьших квадратов. Учебник, изд-во "Недра", М., 1992, 20 пл. (в соавторстве с Беляевым Б.И.)>

31. Графический метод установления параметров при прогнозировании осадок инженерных сооружений. Труды ГТУ, № 1 (406), г. Тбилиси, 1995 г., 1,0 п.л. (в соавторстве с Месхи М.А.).

32. Физические дальномеры. Учебник. Изд. "Ганатлеба", г. Тбилиси, 1996 г., (522 е.).

33. Об изучении Ингурской арочной плотины геодезическими методами. Сборник ГТУ, г. Тбилиси, 1997 г., 50 с. (в соавторстве с Пиралишвили С.Х. и др.).

34. On the stude of the Jnguri arch dam settlings by geodesic methods. Centre Européen de Geodynamigue et de Seismologue. Luxembourg, vob. 15. 1998. c.

П РИЛО Ж Е НИЕ

Ингурская арочная плотина расположена у предгорья хребтов Большого

Кавказа

Вид на плотину с нижнего бьефа

Схема основного нивелирного хода от Ир 1-3 до Яр 9

Схема основного нивелирного хода от Яр 1-3

Проектная схема высотной сети для измерения осадок в/, загто

V „ 1 ^ла. . „ к ^ ьяг ¿г **■>■ ■. ч \ / згор, ' 1 «ЮР- /

V \yZ-srs / £ гоо/ запо * к'«.

Схема распложения осадочных марок на 6-ом горизонте

Эпюры перемещний кустов рабочих реперов

Результаты измерений в полигонометрических ходах за период апрель 1978 г.- ярварь

1985 г

Вертикальные перемещения Rp 7 (отм.309) в зависимости от УВБ

Перемещения плотины по результатам измерений отвесами г г л от яг . Яве ши гг. и а.* / ; * с*, з! *

Л ( / г г. ! ••.96.4,' И

7 о<3, 4 / - зог* р» //об/цедеки^

Л? - 9.0У4/ а - з эз 1а ге - ч о<. <л

Перемещение осадочных марок в цементационной штольне ЛЦ-6 на б горизонте за период 1976 - 1987 гг.

Показания отвесов в нижнем бьефе правого берега (ось X) сгс.зо

Показания отвесов в нижнем бьефе правого берега (ось У)

Вертикальная эпюра перемещений отвесов правобережного берегового упора

Вертикальные перемещения береговых упоров в 1987 году

ГЪ > с А/ сг.овг О

УХ ® лЛУ м г;.■а &45Д м доол ^ 1,0г м у* ¿00

• < -гг ■* ы *го

5' ®

Л Л/ т4 Ш ш

6 -К7 '¿о

О ** ./!>

График скоростей осадочных марок хода 411-320 (на гребне)- 1991-1996 гг.

Эпюра перемещения сечения арочной плотины на гребне (1996 г.)

Эпюра перемещения сечения арочной плотины на 4-м горизонте (1996 г.)

•'»». 14. <0

Эшора перемещения сечения арочной плотины на 6-м горизонте (1996 г.)

РЬ.П

8.8

РЬ. I г,96г.