автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Совершенствование методов развития и закрепления геодезических сетей в городах Севера

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖГ.А ГГ.ОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ Г1> ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ЛЛУМИО-ИГ.СЛГДОВЛГЕ.ЛЬСКИП ИНСТИТУТ ГЕОДЕЗИИ, АЭРОСЪЕМКИ II КАРТОГРАФИИ !Ш. Ф.И.КРАСОНСКОГО

На правах рукописи КОНДРАТЬЕВА Евдокия Николаевна

УДК 528. 45.338 551.345

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАЗВИТИЯ И ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ В ГОРОДАХ СЕВЕРА

(на примере городов Якутии)

Специальность 05.24.01 - "Геодезия"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технически* наук

Москва 1995

Работа выполнена в Якутском государственной университете имени М.К.-АлмосоЕа Госкомвуза РФ

Научный руководитель Официальные оппоненты: -

кандидат технических наук Наумов Ян Валерьянович доктор технических наук Рязанцев Геннадий Евгеньевич кандидат технических наук Серебрякова Лидия Ивановна

Б^^удая организация: - Муниципальная архитектурно-

производственная фирма г. Якутска.

Заадта состоится " /у." I/ И) И^ 1995 г., в ¡0 час., на заседании специализированного Совета К 023.01.01 при Центральном научно-исследовательском институте геодезии, аэросъемки и картографии ФСГиК РФ (125413 г. Москва, ул. Онекская, дом. 26).

С диссертацией, можно ознакомиться в библиотеке ЩШИГАиК.

Автореферат

разослан

И Йу'^Ауу/1995 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук / чу1** ' I В.А.Таранов

ОБЦАЯ лАРАКТЕРКСТт РАБОТИ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТШ! Все города Якутии находятся в зоне многслетнемерзлых грунтов. До недавнего времени в этих городах преобладала хаотичная деревянная застройка. Сейчас города реконструируются, растут вширь и ввысь. Геодезические работы в городах существенно отличаются от геодезических работ на свободных территориях. Территория города вообще - это постоянно меняющаяся субстанция. Меняется рельеф, уменьшается площадь свободных земель, увеличивается количество препятствий при геодезических работах, существует много факторов, действующих на грунты, на атмосферу. Отличительной особенностью северных городов наряду с многолетнемерзлыми грунтами являются суровые климатические условия, короткий сезон полевых работ. Все это создает особенности для всех видов производства и в том числе производства геодезических работ. Возникает проблема по устойчивости и сохранности геодезических знаков, закладываемых в городах, что существенно влияет на выбор формы гоедеэических сетей, на их плотность. На последнее влияет также краткость полевого сезона. Нерешенным остается вопрос о применении стенных геодезических знаков в го -родах Севера. Исходя из этого возникает необходимость исследования всего комплекса геодезических работ в северных городах. Трудов, посвященных всем аспектам геодезических работ в городах Севера, нет. Оуществуют исследования, посвященные геодезическим работам в городах Центральной и Южной зон бывшего СССР. Городским высотным и плановым сетям посвящены работы В.Д.Большакова (1979)Н.Н.Лебедева (1958), Б.И.Косько-ва (1986).и др. В последние годы много внимания уделялось плановым сетям. Поднималась проблема о разрядности, о коли -честве ступеней, о плотности плановой сети. Возникает необ -ходимость разрешения этой проблемы в городах Севера (на примере городов Якутии). Геодезические знаки подвергаются вер -тикальному смещению, характер их смещения в городах с многолетнемерзлыми грунтами существенно отличается от характера смещения в городах на сезоннозамерэащих грунтах. В связи с этим будут отличаться и тип и методы закладки знаков. Подвер-

гам'ся сезсл::о:,:у вер";з?&.:ь::.сглу сэдекгю также сама грунты, что создает проблему а гс.::огрй^ческах работах.

ХЛШОл РАБОТ-';

- Соверкекстасзать схе^а развлтля Шиловых a висоишх сетей с учете;.: з::онсь-:л лрекенл л средств, с учетом северных услоь:;;";;

- созгр^еастзо'дйгь сулествуалле конструкта релерсв, раз-çaccTar-L iiosîîs яоаегрукц;:» реягрса, устойчивые, на подверженнее блллнлям лз:.:елелл.1 ^еятельпеге с.:оя иаоголесией мерзлоты;

- р;ллтл гтроблс:.:/ лрл:.::леллл стеллих знаков лрл суг;еот-ву.^дх 2 с!.с гсг.с^д:-: ?.tncs С-'ун^ьмснгсз л сооруке-ллл, аллола:.:-: люотл ел;л;зллл оулдсл^улдлх знаясл;

- :л Ул. г; ;л у-: ста лест. : л ал л:-: с т о следелля лре:.:еклл::. тс-Ж'К ■;'==. дллл г; з:ллзл:,:Оз':л с: улелллил:?: гл;.;, • леелл „ллгллллле слоя ллслолетлел лерзлолл,

ссллллад1

- разработка izzSszse сотакогышх агеи плпаовкх и bhcoï-iîîsc еетел в городах Севера;

- проведение еезлз^ешкай x&çaascpa е:.:е:;;спл:1 геодезические злаков б городах Севера;

- разработка путей пэхисбгия устоДадвосвд a coxpcimocsa высотной сетд в городах Севера;

~ установление закономерности гертлкадъпих. смеценлй геодезических знаков;

- полек:: формул предрасчс.с веллнлн сеадлос сул-отлукдлл стенных ai. ль ;

- разрасотка иста: 6и;:сг устолчллли лонстрлкпдй геодезическая зяакоь а горсда:< с ;л:оголегц£г.:ерз^аг..г! грукти;

- асслелованге apcdsei,ai учеса оезсааах колебаний вреьан-ласс точек и грунтов пра сшже редье£ал: вергакальной плйяа~ ровке в условиях гередег с цнсголс^аен мерзлотой.

ШГОДЦ 'Л СРЕДСТВА йССЛЩОВЛЖЙ: Исследования вклпчаш анализ существующей литературы по городским сетям сгуления и по мерзлотоведению. £яя исследован;!:! использована результаты работ Якутского аэрогеодезического предприятия, ЯвутТ".'С'!3, выполненные по.заказзг Якутского государственного университета, а тайге экспериментальные исследования в натурных условиях, выполненные самим автором. Результаты экспериментальных исследований подвергались анализу статистическим методом.

Установленные закономерности исследуемых параметров з условиях северных городов (на примере городов Якутии) зыра-;кены математически.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключаются в слгдутз.'цем:

- впервые в полном объеме автором проанализирована геодезическая изученность городов Севера;

- выявлена наибольшая устойчивость и сохранность геодезических знаков на окраине городов. 3 связи с этим автором предложены такие схе«н геодезических сетей, при которых сети более высокой ступени развиваются на окраинах городов;

, - обосновано уменьшение плотности постоянны:« пунктов, что необходимо для рационального использования короткого сезона з северных .городах и для учета трудности земляных работ при многолетней мерзлоте;

- в результата статистического исследования осадок большого количества стенных марок автором выявлена закономерность этого процесса;

г- предложены формулы предрасчета осадок стенных знаков с течением времени а в зависимости от глубины деятельного слоя за один сезон;

- высказано предположение, что со временем оседает вся застроенная часть города;

- предложены новые типы реперов, наиболее устойчивые в городах Севера;

- впервые в условиях северных городов автором исследован характер смещения долговременных точек высотной съемочной сети; ... ' _

- предложена формула учета смещения долговременных то-

4ci: д сезонного колебания грунтов деятельного слоя шоголет-нс- из^глгти прх съемке релъс»а :: вертикально* планировке;

- греА-аггаа козая коксгрукаая долговременного знака для залсеплелля точки съемоллсгс обоснования.

ЦгКНССТЬ. Автором пседдаггегся уиеньвдть ялотлзо;:» яостояашс: лукитэг дза саза, чем этего требует ин-стр;;;лд;л (1555), ь установить опаковую плотность в центре г. as слралне городов, что создаст гарантию ссхрглюл-л'.л точно-стл сет.: ло времена и дает возможность лх развивать сра росте герел.ол рллрь. Уменьпенле плотности постоянных геодезячес-^ :;;::; злахоэ диктуется трудностью л дооогоелзной земляных patío® прл шюголегаеыерзлкх грунтах, a текге раззктием геодезическое техники по саз,_аал:о съег.гочща: сетей.

Выявленная автор;:»; закономерность прироста осадки стенных зиакоз с увеличекаек глуйыш слоя сезонно-тажцего слоя (СЮ) дает возцожость кредеачаелт осадра не только сущес-тьулдлх сгешш; зяаь-оз, яо и зданий на разнцх типах фундаментов лрл образовал:;;! чаши оттаивания. А устаиовленннй автором прлрост осадок стенных знаков с течение:,i времена дает возможность предзычлелить осадки стенных знаков через любой интервал времени. Если стенные знаки, заложенные на разных концах здания имеют разные начальные скорости осадок можно предсказать величину неравномерности осадок здании и сооружений.

Разработанный автором тип репера применяется-в населенны;-; пунктах Крайнего Севера для съемки и планировки территории как Солее устойчивый и удобный да закладки в многолет-немерзлых грунтах.

Учет вертикальных смещений грунтов и временных точек съемочной сета прл оттаивании деятельного слоя по предложенной в работа формуле повышает точность топографических работ и дает экономический эффект, особенно при планировке вновь застраиваемых территорий городов Севера.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Результаты исследований включены в методическое пособие "Практикум по инженерной геодезии" (1986), который усваивается и используется

-6г

па прснзасдстзе студсатзаи Якутского .

"cei ncresi Ea «зобревегие "Способ за:а:зда:: рс-пгра s rcjcv;: Севера", астора:.: аолъзуотсп каугск-! гсоупг.зс-г-сгл'сг знедренал в гал^грезонакиые срггц'лзс^лг. (гглс".. .'•' T.l'ZZö от б а:гупта ISL.D г.)« £кап.збразда бал.: а.-'о-лена з г.со. Zaraao:: а аспсльзуател ,;d:.5:i i&'.l агаатг'ту;; .•" .. :r; ворталалапса а гсрлзскта.-аноД aaaiapcr.oa. "apay-"! xa cco„c.< c"ei::i:_x ька::оз а уа^ти oceuo:» apaaaa:;:

точек прнае^лас:, стдельма теанла-оисго об j;:y:aaaaa-.u у у ■ 1 'л палатального строительства дкутелого rcoyia:a: г о:: .са::. а

яглел "-саолат".

ЛИГСБАЦ.Л РД1:0ТLI. результата после,уааллб , .с:аа.лазг.ллсь на ;-:".у ;.:аа гсалзсеалддх ЯГ,? (1С76-Й2 га.), на уссауба;а:а::о-а:;а а-;,'л:з-тглл.;ч;с:аа: кс:аер:аулла а Яиутслоа аоуог:але;л:~ 'асла. лрздпрлл^ал (ICJI, iS66); а Гнотатуте. aiaaia:: aya:-нрза*;? (iG23); з ;.У..ГлаУ аа кауедре :yvaa:.....у.оЛ во

г п.* а обуче аал на «¡к (I0J5). Работа c-j.il ,у;ло;.ааа аа :аа:с-

::с-';?~яачки:см сагультето ЯлУ л :::х~.г 1663 г. :•. а аас ¿Siv , а гакгсе з rscASSünacsc" слуабе с.д,ела архитектура аоу::: г. Яаугске. Работа бала оссуадена па геодезической секции Ученого соь-sra Ц!,7.1ГА:£ (ISS3 Д.). Лагос ааеет 17 аубаа-кодай. Из нах II посьлцепа ргоя-;; аслгнтэм денной робота.

СТРУКТУРА И ОБЪЕЛ д:ССВРТЩ;1;. Диссертация состоит аз впз^ешш, четырех глав, заключения а списка кспо..ьзсзакао:: литературы, который включает 174 источника. Рабата лзлоа.ена на 147 страница:-; аапинопленого текста, вклэчащего 43 рисунка и 40 таблиц.

IIA ЗАЩИТУ ЕЬШССЯТСЯ:

- результаты исследований судестзуюдих плановых и высотных геодезических сетей городоз Якутии: их ступенчатость, плотность, степень утраты л стабильности постоянных пунктов, их зависимость от влияния Сакюрон северной клигагдческой зопн;

- анализ результатов повторных нивелирований грунтовых и стенных реперов городов Якутска, Мирного, Среднеколымска;

- статистический анализ результатов натурных наблюдений за осадками стенных знаков в г. Якутске;

- экспериментальные исследования опытного репера в нос. ' Жиганск;

- экспериментальное исследования смещений временных точек высотного съемочного обоснования;

- предложения по совершенствованию схемы развития плановых и высотных сетей в городах Севера;

- предложения яо совершенствованию съемочный сетей в городах Севера;

- установленная автором закономерность смещений грунтовых и стенных знаков в городах Севера;

- обоснование устойчивости предложенных автором новых гидов грунтовых реперов;

- установленная корреляционная зависимость осадки стенных знаков в городах Севера от возрастания глубины оттаивания СТС;

- предложения по предрасчету осадок существующих стенных знаков с учетом выявленного годового прироста осадок;

- предложения по учету смещений точек съемочной сети при съемке рельефа а планировке территорий северных городов.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведены особенности северной климатической зоны, особенности планировки северных населенных пунктов, которые в свою очередь порождают особенности в создании геодезических сетей в городах этого региона. На геодезические-сета влияют короткий сезон полевых работ, шоголетнемерзлнв грунты,-суровые климатические условия в зимний период. Также подчеркивается актуальность теш и формируются задачи и целя исследований.

Глава I. ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ СЕТЕЙ В ГОРОДАХ СЕВЕРНОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ

Исследуются особенности создания геодезических сетей Городов второй подзоны северной климатической зоны в Республике Саха (Якутия). К ним относятся следующие города:Якутск, Мирный, Алдан, Вилюйск, Ленек, Верхоянск, Среднеколымск, Том-мот.

Строительство жилых и промышленных зданий, перераспределение снежных отложений, осушение и увлажнение грунтов, изменение рельефа местности при вертикальной планировке, покрытие асфальтом и бетоном изменяют в городах первоначальный режим многолетнемерзлых. грунтов. Если во время сезона геодезических работ суммарный поток тепла в грунт идет с нарастанием (влияние грунтовых вод, теплое лето), то происходит интенсивная деградация многолетнемерзлых грунтов в виде оседаний. Процесс оседания а выпучивания существенно влияет на устойчивость и сохранность геодезических знаков, особенно, долговременных, выбор методов и мест закладки, а такяе выбор типов знаков. На глубину закладки знака влияет мощность се-зонно-таюцего слоя (СТО в городах. Нарушение сохранности и устойчивости геодезичеенпх знаков вызывает в свою очередь частое пересоздание геодезических сетей в городах.

Геодезическая и топографическая изученность городов Якутии показывает, что геодезические работы в них начались

в основном в 40-5С-Х годах. В 40-х годах начаты геодезические работы в городах Якутск и Алдан, а в городах Мирный, Ленек, Томмот в - 50-х годах, в более северных городах Вилюйске, Среднейольмске, Верхоянске - в конце 60-х и в начале 90-х годов. В этих городах преобладала хаотичная деревянная- застройка. Геодезические работы выполнялись, в осноеном,. для- топо -графических съемок в масштабе 1:2000, 1:5000 с целью- составления генеральных планов реконструкции.

Несмотря на малые площади городов, геодезические и- топографические работы в указанных городах выполняются в дли- -тельные срони (два-три года). Это связано с коротким сезоном полевых работ, с трудностью выполнения земляных работ в мно-голетнемерзлых грунтах. Характерной особенностью также является частая повторяемость создания сетей сгущения, ввиду старения планов, утраты ;: нестабильности постоянных геодезических пунктов.

Глава 2. СОВЕЯЕШСТВОВАНИЕ СХЕМ РАЗВИТИЯ ПЛАНОВЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИ/, СЕТЕЙ В ГОРОДАХ СЕВЕРА

Приведен общий обзор существующих в городах Севера плановых сетей. В виде таблиц показаны методы и этапы создания-геодезических плановых сетей в каждом городе.

В сеьерных городах плотность пунктов плановой сети на -ходится в прямой зависимости от площади города, а также от степени промышленного строительства. В среднем, в северных-городах плотность пунктов в три раза меньше, чем плотность-пунктов в центральных городах. Тенденция к уменьшению плот -ности геодезических пунктов в северных городах говорит о том, что закрепление пунктов в них сопровождается большими трудовыми и материальными затратами. Плотность существующих пос -тоянных пунктов плановых сетей на I кв. км составляет в среднем 1,9 пунтка.

Наши исследования показывают, что при применении техники, имеющейся сейчас в производстве, целесообразно взамен'-теодолитных ходов использовать полигонометрический ход 2-го разряда. При замене теодолитных ходов полигонометрией 2-го разряда расстояние между узловой и исходной точками моу-'но

допустить до 1,5 км, а предельную длину хода до 3 км. Зек -репление части точек съемочной сети (полигонометрией 2-го разряда) постоянными знаками исключит частую повторяемость работ по созданию съемочной сети. При таком требовании к ■плановым съемочным сетям плотность постоянных пунктов геодезических сетей на I кв. км застроенной и незастроенной тер -¡риторий предлагается установить в два пункта на I кв. км ■против 4-х по требованию инструкций.

Для составления оптимальной схемы плановой геодезичес -кой -сети в городах Севера исходили из анализа, существующих схем плановых сетей и установили, что с течением времени более длительную сохранность имеют те пункты, которые заложены на -окраинах городов, кроме того, они более устойчивы. Во многих городах Якутии по их центральной части проложены ходы полигонометрии более высокого класса, а по окраинам примыкают ходы или сети классом ниже. Исходя из этого, автором предлагаются следующие схемы построения геодезических сетей: первый вариант предпологает проложение полигона полигонометрии 4 класса по контуру города с развитием сети полигонометрии I разрзда на основной территории города. Второй вариант предпологает также полигон полигонометрии 4 класса по контуру, а внутри него прокладывается второй полигон полигонометрии I разряда с перемычкой в одной или двух пунктах.. Последний вариант учитывает форму будущих северных городов в виде замкнутых аэродинамических и криптоклиматических комплексов. Анализ стоимости и точности таких схем сети показывает их преимущество перед существующими схемами. На создание таких сетей требуется меньше времени, что очень важно при коротком сезоне полевых работ. Пункты более высокого класса будут заложены на окраинах городов, где будут иметь наибольшую ус -тойчивость и сохранность, что позволит их использовать для дальнейшего сгущения сетей и для восстановления сетей вцутри города.

Глава 3, СОВЕНИЕНСТВОВАШЕ С/Я ПОСТРОЕНИЯ, СПОСОБОВ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ВЫСОТНЫХ СЕТЕЙ В ГОРОДАХ СЕВЕРА

Для северных городов характерным является то, что форш высотных сетей повторяют формы плановых сетей. Плановые и высотные знаки совмещены. Нивелирные ходы более высокого класса проложены по центральной части городов (II и Ш кл.), относи -тельно которых развиваются сети более низкого класса (1У кл).-В городах Севера, в основном, заложены грунтовые реперы типа 3 г.р, Стенные знаки применяются только в городах, где развито капитальное строительство (Якутск, Мирный, Алдан),

Исследована устойчивость знаков - по результатам повторного нивелирования в городах Якутске, Мирном и Среднеколымске, установлен средний процент неустойчивости реперов за один год. Он почти в 4 раза больше, чем на свободных -территориях с многолетней мерзлотой. Процент утрачиваемости также высон по сравнению с таковым в центральных городах и на свободных территориях с многолетней мерзлотой (6 % и 0,02 % соответственно).

Автором убтановлено, что у всех нивелирных знаков, заложенных в городах Севера, характерным является прогрессирующая осадка. Однако, в зимний период нивелирные знаки поднимаются, а затем с увеличением глубины СТС постепенно оседают с максимальным значением осадки в октябре месяце, а в зимний период не восстанавливают свое первоначальное положение.

Стенные знаки оседают с большей скоростью и прогрессировало величин их осадки с годами больше, чем у грунтовых знаков. Исследование поведения стенных знаков выполнено по ре -эультатам цикличных наблюдений с 1975 г. по 1990 г., в основном, на различных объектах ЯГУ, а также на двух объектах производственного характера. Всего находилось под наблюдением около 300 стенных знаков.

Для определения зависимости смещения стенных знаков от глубины оттаивания СТС составлен графяк по осредненным вели -чинам осадки и совмещен по оси времени с"графиком изменения глубины оттаивания, данным в работе П.А.Соловьева (1980 г.) (рис. I). Автором установлена корреляционная.зависимость осадки от глубины оттаивания. Из совмещенного графика следу -

дА мм

Рис. I. Совмещенный по времени график

осредненных осадок стенных марок и глубины оттаивания СТО в %

ет» что смещение стенных знаков прямо пропорционально увеличению глубины оттаивания. Исходя из графической зависимости двух величин, имея:

д/1 - отрицательные смещения (осадки) стенных знаков и X - глубину оттаивания, автором получена эмпирическая формула:

где (с - эмпирическое число. Величина к. может быть рассчитана, если известна глубина оттаивания СТС и осредненная по многим наблюдениям осодка в данном городе. Например, для гор. Якутска принимаем = 440. При использовании формулы все делные берутся в сантиметрах. Теоретический расчет значений осадки существующих стенных марок, я основном, совпадает с kx практическими значениями (табл. I).

Для сценки'достоверности формулы ( I ) вычисляем сред -ние квадратические отклонения £гх находим среднюю квэдрати-чеекую ошибку определения осадки по глубине оттаивания: .

ег = = 0,89 мм.

Предельная опибка равна: ■ й = 2о" = 1,8 мм.

Таким образом, Л составляет II % от максимального значения осадки (- 15,7 мм) или 0,11 мл на I мм осадки.

По результатам анализа данных повторных нивелирований стенных знаков автором установлено ирогрессировпние осадки стенных ¡знаков с годами. На основании этого предложена формула временной зависимости величины осадки:

д* * ¡г* - & ,

где (/"- средняя скорость осадки стенных знаков, полученная из большого количества наблюдений, мм/ыес; СС - величина прироста осадки, мм/мес.; - количество месяцев.

Для получения соответствующего размера цифру Ю берем в мм. Средняя скорость осадки [Л" берется из предыдущих наб -людений для каждого стенного знала. Для значения су. , можно пользоваться осредненной из многих наблюдений величиной. Для г. Якутска эта величина по нашим подсчетам находится в пределах 0,11-0,19 да/мес.

Таблица I .

Предрасчет осадки стенных нивелирных знаков в зависимости от глубины оттаивания за один сезон

Глубины Величины осадки, мм Разнос ти

Формула оттаива- теорети- практические £ г

ния, см ческие мин. макс. средн. ¿'

50 - 1,3 8,0 - 9,5 - 0,8 - 0,5 0,25

/¿=440 100 150 - 2,9 - 5,2 4,5 3.1 -10,0 -13,3 - 2,8 - 5,1 1 1 о о (—1 >—1 0,01 0,01

Л/,= 180 - 6,9 1,3 -14,8 6,8 ' - 0,1 0,01

к 200 220 - 8,3 -10,0 -1,8 -1.5 -17,0 -22,2 - 9,4 -И,8 1,1 1,8 1,21 3,24

270 -15,9 -2,2 -29,2 -15,7 - 0,2 £ 0,04 4,77

Причины постепенной прогрессирующей осадки стенных знаков в северных городах следует искать в трудах ученых, исследовавших фуедаменчы зданий в многолетнемерзлых грунтах. В связи с этим приводится высказывание А.А.Алифановой (1992 г.): "Наличие вязких пленок незамерз ¡гей воды, содержание которых увеличивается с присутствием легкорастворимых солей обуслав -ливает повышенную деформируемость грунта практически во всем диапазоне естественной температуры на протяжении всего периода эксплуатации сооружений".

Для уменьшения величины осадки грунтовых реперов авто -ром предлагается уменьшить количество якорей, а также укоро -тить ту часть репера., которая находится в сезонно-тающем слое. В городах и поселках, где глубина СТС не больше 1-1,2 м автором предлагается репер с бетонным якорем в верхней части тру-

бы. Бетонный якорь лежит на поверхности многолетней мерзлота и таким образом защищает ее от дополнительного оттаивания.

На репер действуют две противоположные силы: сила выпучивания и сила смерзания, вес репера и вес грунта. Если эти силы имеют равновесие, то такой репер считается устойчивым. Б.Г.Богданов (1991) предлагает, чтобы сады, направленные вниз, превышали силы, направленные вверх, в три раза. Это может быть действенным на незастроенных территориях, но для реперов в городах с многолетней мерзлотой автор предлагает придерживаться'соотношения равновесия сил 1:1.

Выполнено исследование устойчивости реперов с бетонным якорем в верхней части трубы в пос. Киганск. Из тести реперов пять оказались устойчивыми.

В связи с дороговизной металлических реперов и подвер -женностью их коррозии, автором предложен репер из керамичес -кого материала, прочность которого доказана в литературных источниках. Такой репер имеет конусоввдцую форму и располога-ется на поверхности многолетней мерзлоты. Теоретический рас -чет устойчивости такого репера дает равновесие сил.

Оптимальным вариантом для северных городов является каркасный ход более высокого класса П или Ш кл., проходящий по окраине города. Опираясь на этот каркасный ход предлагается развить сеть нивелирования 1У кл., при соблюдении расстояния между узловыми точками равньм 1-2 км. Плотность пос тонн -ных знаков должна быть равномерной в центре и на окраинах го-' родов.

Глава 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ ВЫСОТНЫХ СЪЕМОЧНЫХ СЕТЕЙ В ГОРОДАХ СЕВЕРА

А.Долженок(1980) высказывался, что "съемочное высотное обоснование моглет быть создано техническим нивелированием-, проложенным по существующим стенным реперам и пунктам полиго-нометрии, а также по временным на период 2-3 года знакам из штырей трубок, костылей, коегнных гвоздей". Анализ высотных съемочных сетей в городах Севера показывает, что, как правило, по точкам теодолитных ходов выполняется техническое нивелиро-гекке. Для повышения точности высотного съемочного обоснова -

ния в городах Севера, автором предлагается невязку нивелирного хода вычислять по формуле:

1 - зоУТ

ТА

При сравнении значений невязки ходов технического нивелирования, полученных по этой формуле, и практически полученных невязок выяснилось, что формула на 92 % вполне приемлема для оценки точности. Следовательно, могла быть соблюдена та -кая же точность в остальных 8 %, если бы была принята за критерий. Следовательно, такое требование вполне выполнимо. Фор-14улв может быть предложена только для создания съемочной сети. Для технического нивелирования в других целях можно оставить прежний коэффициент.

На положение точек высотного съемочного обоснования в городах Севера влияет сезонное колебание деятельного слоя, т. к. закрепляются на.небольшую глубину - 0,3-0,4 м. Деятельный слой и вместе с ним точки высотной съемочной сети зимой выпучиваются, а летом оседают. Нас интересовали осадки грунтов, т.к. данный процесс происходит во время сезона полевых геодезических работ. Была организована экспериментальная площадка для наблюдения за осадками точек съемочного обоснования. По результатам наблюдений автором выявлено следующее:

- наиболее активным периодом роста осадки является пе -риод с конца июля по конец августа;

- осадки замедляются с конца августа по конец сентября;

- в октябре начинается пучение грунтов, очевидно, только верхней поверхности.

Для уменьшения влияния смещений точен на результаты топографической съемки, на вертикальную планировку автором предлагается:

- сгьемку и вертикальную планировку выполнять в один и тот же месяц с развитием съемочной сети;

- если они выполняются в разные месяцы, то следует ввести поправку в высоты точек съемочного обоснования по предлагаемой формуле:

д/иг ,

где экспериментально определенная скорость осадки вре-

менных точек в мм/мес.; - дата определения высоты точек съемочного обоснования; ¿р- дата топографическом съемки с точек съемочного обоснования. Из экспериментов установлена

= - 16 млУмес.

При вертикальной планировке в высоту негодной точки такте вводится поправка £>// . В горед.::;-: с гз:сгол8тна;ерол»:я грунта:.«! вертикальная планировка иие.м:ко7№ только носияью. Для расчета высота нос;-'.-.:: мн считаем необходимым учесть воля-чину осадки поверхности асмли в дарили период - й.кпо и вели-чгегу осадки иасьш - д//^ , тогда. еысотг. нгсупи вичиелнтоя по фор гуле:

/у = н - Н. -г д /; К, + Д и

1Ъ-оо дороговизны гео-.езшшсклх и топогрг.^теоских работ 1; городах Соьера,из-за короткого сезона поле-иг* р.:бот оптима-лъ-1. более круглы:'; г.:лслтаСе:г телеграф;:";:еггс>' сг.елп; автором предлагается считать меслтеЗ 1:1020,

Рассмотренные в данной работе города (Якутск, Алдан, I¿jpiíH?, Томмэт, Ленок, Вилюйск, Верхоянск. Средпоколылек) входят в северкуз клк/атичсстую зк.у, оитшч&игзюся суровой длительной зимой i коротки-.; карги:-: летел, млоголо :на:,:ерзль:.ги грунта^-.:«. Вяетнке этих факторов иа гесдсзич^сх:^ работы тро --бует специального исслодотжя.

Результата анализа судестзулдих плсиобих и высотных геодезических сетей в городах Сегк рс. выявила слсдуоцие осо -бешости их "юдошш:

- в ног.оолес рлзгишк город ас (Якуте;;, Алдан, "ирный, Ленек) характерна частая повторяемость создания сетей (через 3-С годов);

- плотность постоянны); геодезических пунктов ъ три раза меныиз, чем в центральных городах, что является выражением влияния короткого сезона работ и трудностью закладки знаков в мнаголетнемс-рзлкс- грунты;

_ ie _

- утрачиваемость постоянных геодезическг'.х знаков я городах Севера в три раза больше, чем в центральных городах, и в 30 раз, чем на. свободных территориях с многолетней мерзлотой;

- наибольшая доля утрачиваемости и неустойчивости геодезических знаков приходится на центральную часть городов;

- геодезическим знакам, заложенным в городах Севера, характерны прогрессирующе с годам осадки, особенно это ка -сается стенных знаков;

значительные осадки за летний период имеют временные точки съемочной сети, как более подверженные влиянию смещения земной поверхности с постепенны.! оттаиванием деятельного слоя многолетней мерзлоты.

В процессе проделанных исследований вышеуказанных фак -торов, касающихся геодезических работ в городах Севера, получены следующие результата:

1. Предложена более совершенная схема развития плановых сетей в северных городах, заключающаяся в создании сетей бо -лее высокого класса по периферии города, а более низкого класса - в качестве сетей сгущения на основной территории города, это учитывает дальнейшее развитие сети при расширении городов. Развитие сетей в ввде полигонов учитывает форму будущих северных городов в ввде аэродинамических и криптоклиматических комплексов.

По результатам экономического расчета выявлено, что создание плановой опорной сети в северных городах по предложенным схемам сэкономит средства примерно на 38 %, а времени на полевые работы будет потрачено в два раза меньше, чем тратится в настоящее время.

2, Учитывая постоянное совершенствование геодезической техники и для результативности ее применения в конечной про -дукции, предложено плановое съемочное обоснование создавать полигонометрией 2 разряда, что дает возможность уменьшить плотность постоянных геодезических пунктов в городах Севера, что очень важно в связи с трудностью земляных работ при мно -голетней мерзлоте.

. 3. По результатам анализа материалов повторных нивелирований в городах Якутске, Мирном, Среднеколымске установлено,

что грунтовые знаки независимо от их типов, в центре городов имеют больше осадки, чеы на периферии.

4. Установлено, что с течением времени происходит при -рост величин осадок стенных реперов и зависимость осадок и времени выражается предложенной автором формулой:

где скорость осадок в ш/мес по результатам наблюдений

в данный период;

С1 - ускорение осадок, определенное экспериментально; - период времени, по истечении которого будет осадка.

5. По результатам статистического анализа автором установлено также, что осадки стенных знаков прогрессируют не только по годам, но и в течение летне-осеннего сезона пропорционально увеличению глубины СТО. В связи с этим выведена эмпирическая формул^. их зависимости:

где ¡С - степень уменьшения;

У - глубина оттаивания.

6. На основе расчета устойчивости и экспериментальных исследований автором предложена -новая схема закладки репера для городов северной климатической зоны с изоляцией от влил -дая процесса оттяива^п-замерзания CTG. Для борьбы с сокращением срока службы реперов из-за коррозии металла и для его экономии предложен репер из керамического материала (априори).

7. Предложено в северных городке совмещать знаки высоа-ной и плановой опорных сетей для экономии средств и времени в связи с кор^клм полевым ссзоксм и высокой стоимостью земля -ннх работ. Предлоиона оптимальная плотность плановой высотной сети в городах Севера - два пункта на I кв. км на застроенной и незастроенной территориях, что существенно вшо для учета короткого сезона полевых работ, трудностью и удорожанием земляных работ.

8. Установлено, что на окраине города знаки геодезических сетей в городах Севера имеют наибольшую устойчивость' н

сохранность. Б связи с этим плотность постоянных знаков на окраине не должна быть уменьшена, как это предлагается в инструкциях.

9. Рекомендовано: до тех пор, пока мерзлотоведами, строителям не будет установлена разновидность наиболее ус -тоГгчивых фундаментов, стенные знаки не закладывать.

10. Разработана оптимальная схема высотных сетей сгущения с учетом та нокбольс&Я устойчивости и сохранности в се -верных условиях. Предлагается проложить полигон более высокого класса на окраине города, а г. ну три развить сеть более низкого сягсса или создать внутри полигон более низкого класса с прллялкол к Бнеккегу полигону. Такал схема геодезических со -те Я уллт'-'гет тесте рсс.т севержа городов вширь и пгпбсльпун устоГтевость знаков на окраине городов.

11. Установлено на основа окспержсит«.-х наблюдений, <:'.'„• л .ллио закреплйлпле точки высотного сп-емачнсго обосио -

ссэдоэт вместо с грунтами по мера увеличения глубины -.■'.".г'х.'-агля деятельного слоя многслетиаЛ «оргдота.

12. Автором разработана методика учета осодск точек лы-(.■:.' л о съемочного обоснования при съемке рельефа н верти -

пей лладаровко и предлагается создавать высотные сьемсч -ныэ сети в городах Севера одновременно со съемкой или ввести поправки пропорционально разрыву во зреметк

А Н- '¿/Л

13. На основе технико-экономических расчетов и анализа литературных источников установлен наиболее оптимальный для севорньос условий крупный масштаб топографической съемки го -родской территории - масштаб 1:1000.

Дли городов Якутии в данное время характерны усиленная рояоноттукция, развитие вширь и ввысь; вместо мелких поселе -нлй на станциях АЯМа создаются новые города. При полном внедрении всех предложенных рекомендаций северные города будут иметь более совершенные, созданные с минимальными затратами труда, средств и времени, более стабильные, рациональной плотности плановые и высотные соти.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кондратьева E.H. Данные геодезических наблюдений за осадками фундаментов в вечномерзлых грунтах г. Якутска / Сб. Особенности строительства в Якутии. - Якутск: Изд. ЯГУ, 19%.

- С. 64-71.

2. Кондратьева E.H. О глубине закледки реперов в г. Якутске. - Там же. - С. 72-77.

3. Кондратьева E.H. О некоторых особенностях опорных сетей в городах Севера / Деп. в ЦНИИГАиК (4 с.м.п.). Реферат в Ш ВИШИ "Геодезия и аэросъемка". - 1983. - № 10. - С. 16.

4. Кондратьева E.H. Особенности топографо-геодезичес -ких работ в городах Севера. Высотное обоснование и высотная съемка /Деп. 18 мая 1983 г. в ЦНКИГАиК (17 с.м.п.). Реферат в Ш ВИНИТИ "Геодезия и аэросъемка". - 1983. - № 10. - С. 16.

5. Ковдратьева E.H. Краткий практикум по инженерной геодезии. - Якутск: Изд. ЯГУ, 1986. - 54 с.

6. Кондратьева E.H. Описание изобретения к патенту

№ 1906325. Способ закладки грунтового репера в районе вечной мерзлоты / Гос. патентное ведомство СССР. - 1990. - 2 с.

7. Ковдратьева E.H. Характер осадки фундаментов неко -торых зданий г. Якутска // Тезисы докладов научно-практичес -кой конференции: "Проблемы строительства на Крайнем Севере".

- Якутск: Изд. ЯЦНТИ, 1993. - С. 9.

8. Ковдратьева E.H. Сложности картографирования релье- • фа при вечномерзлых грунтах / Сб. науч. тр. Вопросы географии Якутии. Вып. 7. - Якутск: ЯНЦ, 1993. - С. 140-144.

9. Геодезические наблюдения за деформациями фундаментов и разъема турбоагрегатов ГТ-25-700-2 / Заключительный отчет. Per. № 76059832 в ЦН1И СССР. - Отв. исполнитель Ковдратьева E.H. - Якутск: 1976.

10. Ковдратьева E.H. Геодезические наблюдения. I зак -лючительный отчет. Хоз. договор на тему: Исследование дейст -вительного состояния стального каркаса, температурного режима грунтов основания, осадок фундаментов ЯЗЗТ и разработка рекомендаций по технической эксплуатации. - Per. № 01.8800ЯВ74. -М.: ЦНТИ СССР, 1989. - С. 341-388.

II. Коццратьева E.H. Проблема устойчивости и сохранности грунтовых реперов, применяемых в городах Якутии / Сб. науч. трудов ЯГУ. - Якутск: изд. ЯГУ, 1994. - С. 65 - 69.