Геодезичний контроль надземних переходів магістральних газопроводів із застосуванням електронних тахеометрів у безрефлекторному режимі вимірювань

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розробці науково-технологічного обґрунтування геодезичного контролю для забезпечення експлуатаційної надійності надземних переходів магістральних газопроводів з використанням електронних тахеометрів у безрефлекторному режимі вимірювань. Удосконалено принцип обґрунтування точності спостережень за осіданнями опор надземного трубопроводу, який розглядає її як змінну величину, що залежить від ступеня наближення величини осідання до його допустимого значення. Експериментально отримано величини добових температурних переміщень ділянок надземних газопроводів, що дозволило змоделювати їхні короткоперіодичні зміщення та визначити вплив на результати спостережень. Отримано аналітичну модель, яка показує залежність похибки вимірювання віддалі до поверхні трубопроводу у безрефлекторному режимі від кута падіння променя та довжини вимірюваної лінії. Розроблено методику визначення планово-висотних зміщень осі трубопроводу, осідання і крену опор, а також прогину трубопроводу із застосуванням електронних тахеометрів у безрефлекторному режимі вимірювань. Розроблено теоретичне обґрунтування та практично підтверджено ефективність застосування візирної марки у формі бісектора для наведення під гострим кутом до її поверхні. Диссертационная работа посвящена разработке научно-технологического обоснования геодезического контроля для обеспечения эксплуатационной надежности надземных переходов магистральных газопроводов с использованием электронных тахеометров в безотражательном режиме измерений. Обзор нормативной и научной литературы подтвердил отсутствие отечественных документов, регламентирующих порядок, состав и точность геодезических работ для контроля состояния надземных переходов газопроводов. Критический анализ существующих методов указывает на ряд недостатков. Главным среди них считаем необходимость передвижения обслуживающего персонала на трубопроводе, что не соответствует требованиям техники безопасности. Считаем целесообразным применение современных электронных тахеометров с возможностью проведения бесконтактных измерений, что позволит сократить объемы работ, автоматизировать процесс сбора данных и повысить уровень безопасности работников. Предложено устанавливать точность наблюдения за осадкой опор надземных трубопроводов на основе допустимого значения вертикального смещения опоры. В свою очередь допустимое смещение опоры определяют исходя из проверки трубопровода на прочность. Установлено, что допустимое вертикальное смещение опор надземных трубопроводов зависит от ряда факторов: расстояния между опорами, рабочего давления, толщины стенки трубы, предела текучести материала трубопровода. Учет этих факторов требует дифференцированного подхода к назначению точности геодезических наблюдений для каждого надземного трубопровода. В работе усовершенствованный принцип обоснования точности наблюдений за осадками опор надземного трубопровода, который рассматривает ее как переменную величину, зависящую от степени приближения величины осадки к его допустимому значению. Предложена формула для расчета средней квадратичной погрешности наблюдений за осадкой опор в любой момент эксплуатации трубопровода с учетом его пространственной конфигурации. Проведенные автором экспериментальные исследования циклических температурных перемещений на действующих газопроводах "Союз" и "Уренгой - Помары - Ужгород", подтверждают влияние температуры окружающей среды на положение трубопровода. Установлено, что амплитуда смещения оси трубопровода в течение суток может достигать 10 мм в поперечном направлении и 14 мм – в продольном. Отсутствие изменения высотного положения трубопровода и его опор в период наблюдений свидетельствует об их устойчивости при воздействии термических факторов. На основании проведенного многофакторного корреляционного анализа установлено, что поперечное смещение трубопровода на 62% зависят от температурных факторов. Эти результаты помогли смоделировать короткопериодические перемещения трубопровода, вызванные температурными факторами, и определить степень их влияния на результаты наблюдений. С целью снижения влияния высокочастотных колебаний, вызванных температурными деформациями, целесообразно назначать точность наблюдения за плановыми смещениями надземных трубопроводов не выше 2,4 мм. Разработана методика определения планово-высотных смещений оси трубопровода, осадки и крена опор, а также прогиба трубопровода с применением безотражательных электронных тахеометров. Подтверждено, что координаты пунктов рабочей основы целесообразно определять электронными тахеометрами методом "свободной станции" относительно пунктов опорной сети. При этом нет необходимости закреплять пункты постоянными знаками. На основе результатов исследования предельных углов падения луча дальномера к поверхности трубопровода, установлено математически обоснованное оптимальное положение станции тахеометра относительно оси трубопровода. Оптимальным считаем положение станции тахеометра на расстоянии 45 м от оси трубопровода при работе в безотражательном режиме измерений, и 70 м – при использовании пленочных отражателей в качестве деформационных марок. По результатам исследования безотражательного режима тахеометра, получена аналитическая модель, которая показывает зависимость погрешности измерения расстояния до поверхности трубопровода от угла падения луча и длины измеряемой линии. Применение данной модели позволяет получить достоверное значение погрешности определения плановых координат точек на трубопроводе при выполнении априорной оценки точности. Разработано теоретическое обоснование и практически доказана эффективность применения визирной марки в форме бисcектора для наведения под острым углом к ее поверхности. Применение такой визирной марки позволяет выполнять наведение без потери точности, не ограничивая диапазон действия безотражательного режима тахеометра. The thesis is devoted to the development of scientific evidence geodetic control for aerial pipeline crossing using total stations in DR mode. Improved accuracy principle justification for monitoring the settlement of pipe pillars. It sees it as a variable, depending on the degree of approximation parameters deformation controlling their maximum permissible values. Experimentally obtained values of daily temperature displacement areas aboveground pipelines, which allowed to model their short-shift and the impact on the results of observations. An analytical model shows the dependence of the distance error in DR mode with the angle of incidence beam and the length of the measured line. The method of determining the planned altitude displacement axis of the pipeline, precipitation and heel pillars, deflection of the pipeline using total stations in DR mode. The theoretical justification and practical application of proven effectiveness sighting mark in the form bisektora for guidance at an acute angle to it surface.