Анализ результатов геодезического мониторинга устойчивости линейных опор канатно-кресельной дороги

В статье обсуждается вопрос геодезического мониторинга линейных опор канатно-кресельной дороги, выполняется анализ данных, полученных при проведении 4 циклов измерений, рассматривается проблема водной эрозии, встречающейся на обследуемом горном склоне, проводится сравнение результатов мониторинга с допустимыми отклонениями, установленными нормативно-технической документацией, приводятся причины возникновения деформаций на исследуемом объекте.

Ключевые слова: геодезический мониторинг, деформации, канатная дорога, анкера, роликовые балансиры, металлоконструкции, грунтовый массив, вертикальные перемещения, горизонтальные смещения, крены.

Целью данной работы является анализ устойчивости конструктивных элементов линейных опор пассажирской канатно-кресельной дороги на основе проведенного геодезического мониторинга.

Объект исследования расположен в нижней части ущелья Ой-Карагай на территории Иле-Алатауского государственного национального природного парка.

Актуальность темы исследования заключается в особенностях геологического строения и гидрогеологических условий местности:

1. Местоположение объекта характеризуется повышенной сейсмической, селевой и оползневой опасностью, возникновением водной эрозии.
2. Залегание грунтовых вод в районе нижней приводной станции и опоры № 1 на глубине от 2,8 до 4,8 м.
3. Согласно геолого-литологическому строению исследуемой площадки в геологическом строении района принимают участие аллювиально-пролювиальные отложения, представленные карбонатизированными суглинками, относящимися к просадочным грунтам, порфировидными гранитами и гравийно-галечниковым грунтом.

На рисунке 1 приведен пример водно-эрозионного рельефа, встречающегося на исследуемой территории, причиной возникновения которого является результат воздействия таких природных факторов, как дождевые и талые стоки воды.

Рис. 1. Пример проявления водной эрозии на горнолыжном склоне в пределах изучаемой территории

Регулярные наблюдения проводились за следующими элементами исследуемого объекта: подземная часть сооружения, металлоконструкции, грунтовый массив вокруг каждой из опор.

Подземная часть исследуемого объекта наблюдается на наличие горизонтальных и вертикальных перемещений геодезическими методами наблюдений.

Следующими конструктивными элементами сооружения являются металлические опоры с роликовыми балансирами. При этом металлические опоры исследуются на наличие кренов, а роликовые балансиры — на отклонения относительно главной оси сооружения. Наблюдения проводятся геодезическим методом.

Последним контролируемым параметром является грунтовый массив. Наблюдения проводятся за развитием эрозионных процессов на склоне, обусловленных воздействием климатических, физико-географических и инженерно-геологических факторов, визуальным методом исследования.

Программа геодезического мониторинга, включающая в себя описание методов и средств наблюдений, точности и периодичности измерений, описана в [1].

По результатам проделанной работы получены итоги наблюдений, представленные в виде таблиц 1, 2, 3, 4.

Формулы для расчета абсолютных и средних осадок (1, 2):

, (1)

, (2)

H0 — отметка точки в нулевом цикле наблюдений,

n — количество циклов измерений.

Формула для расчета горизонтальных перемещений (3):

(3)

Формула для вычисления продольного и поперечного кренов в угловой мере (4):

(4)

где q — сдвиг марки относительно продольной оси сооружения для вычисления продольного крена, относительно поперечной оси — для вычисления поперечного крена;

Hоп — высота опоры.

Вертикальные и горизонтальные перемещения анкерных болтов

Таблица 2

Отклонения балансиров относительно главной оси канатной дороги

Таблица 3

Продольный крен металлоконструкций

Таблица 4

Поперечный крен металлоконструкций

Предельные значения параметров деформацийустановлены строительными нормами и правилами и приведены в источниках [8] и [9].

При визуальном обследовании грунтового массива был выявлен размыв траншеи с кабелем возле опоры № 4, представленный на рисунке 2.

Рис. 2. Визуальное обследование грунтового массива на изучаемой территории

Выводы:

1. Деформационные процессы, изучаемые на исследуемом объекте, носят пространственно-временной характер и обусловлены воздействием постоянно и временно действующих нагрузок.
2. При обследовании подземной части сооружения полученные результаты не превысили точности измерений, что говорит об отсутствии горизонтальных и вертикальных перемещений.
3. Результаты наблюдений за роликовыми балансирами показали, что их смещения относительно главной оси сооружения не превышают предельных отклонений и обусловлены неравномерным распределением пассажирского потока, вибрационными и динамическими воздействиями при переходе подвижного состава через опору.
4. Причиной искривления верхней части металлоконструкций и появления продольного и поперечного крена является неравномерно распределенная нагрузка, возникающая при перевозке пассажиров, снеговая и ветровая нагрузка, односторонний солнечный нагрев. При геодезическом обследовании этих параметров зафиксированные отклонения лежат в пределах допуска.
5. Грунтовый массив на склоне подвержен эрозионной и оползневой опасности в результате поверхностного стока дождевых вод, весеннего снеготаяния, тектонических процессов, что было зафиксировано визуальными методами наблюдений.

Литература:

1. Олексюк Н. И., Байгурин Ж. Д. Разработка программы геодезического мониторинга за деформационным состоянием канатно-кресельной дороги // Молодой ученый. Технические науки, 2023. № 21 (468). — С. 65–69.
2. СП 305.1325800.2017. Здания и сооружения. Правила проведения геотехнического мониторинга при строительстве.
3. Руководство по наблюдениям за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений. — М.: Стройиздат, 1975. — 156 с. (Науч.-исслед. ин-т оснований и подземных сооружений им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР, Гос. проектный ин-т Фундаментпроект Минмонтажспецстроя СССР).
4. Марфенко С. В. Геодезические работы по наблюдению за деформациями сооружений: учебное пособие. — М.: МИИГАиК, 2004. — 36 с.: ил.
5. Геодезические методы исследования деформаций и сооружений / А. К. Зайцев, С. В. Марфенко, Д. Ш. Михелев и др. — М.: Недра, 1991. — 272 с.: ил.
6. Михелев Д. Ш., Рунов И. В., Голубцов А. И. Геодезические измерения при изучении деформаций крупных инженерных сооружений. — М.: «Недра», 1977. — 152 с.
7. Методика геодезического мониторинга технического состояния высотных и уникальных зданий и сооружений. МДС 13–22.2009 / ООО «ТЕКТОПЛАН». — М.: ОАО «ЦПП», 2010. — 76 с.
8. СНиП 3.03.01–87. Несущие и ограждающие конструкции / Госстрой России. — М.: — ФГУП ЦПП, 2007. — 192 с.
9. Правила устройства и безопасной эксплуатации пассажирских подвесных и буксировочных канатных дорог (ПБ 10–559–03). Серия 10. Выпуск 27. / Колл. авт. — М.: Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2004. — 112 с.
10. ГОСТ 31937–2011. Межгосударственный стандарт. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния.