Визуализация деформаций насыпного гидротехнического сооружения по результатам многолетнего геодезического мониторинга

Гидротехнические сооружения в целом и их отдельные элементы испытывают различного вида деформации вследствие разных причин. Инструментальными наблюдениями возможно получить количественную информацию о проседании или смещении заложенных реперов. Однако если учесть, что наблюдения включают в себя большой объем данных очень сложно провести комплексный анализ и выявить наиболее подверженные деформациям участки ГТС. Для этой цели был произведен автоматизированный анализ данных многолетнего геодезического мониторинга с применением программного продукта «CREDO расчет деформации».

Основной целью инструментальных наблюдений является определение величин деформации для оценки устойчивости сооружения и принятия своевременных профилактических мер, обеспечивающих безаварийную работу ГТС. Технология мониторинга деформаций основана на последовательном накоплении и обработке плановых координат и высотных отметок специальных осадочно-деформационных марок, закрепляемых на объекте. Для определения возможных деформаций на дамбах хвостохранилища установлены грунтовые марки в количестве 26 штук, а также семь опорных пунктов.

Для комплексного анализа данных гео-дзического мониторинга была применена программа CREDO Расчет Деформаций. Программа Расчет Деформаций предназначена для обработки результатов многократных (циклических) геодезических наблюдений за деформациями и осадками участков земной поверхности, зданий и сооружений, включая визуализацию и статистический анализ деформационных процессов.

Исследуемый объект ввиду конструктивных особенностей и пространственного расположения состоит из двух насыпных дамб, на каждой из которых установлены контрольные репера и опорные пункты: 9 контрольных реперов и три опорных пункта на северной дамбе; 8 реперов на гор+121м, 9 реперов на гор+129м и 6 опорных пункта расположенных на южной дамбе хвостохранилища.

На первом этапе обработки для контрольных реперов выполняется анализ деформаций и осадок, для опорных пунктов - анализ устойчивости высотной сети контрольных пунктов, основанного на принципе неизменной отметки наиболее устой- чивого репера сети. Расчет устойчивости опорных пунктов выполняется отдельно для плановой и для высотной опорной геодезической сети. Данный расчет устойчивости показал пригодность измерений для дальнейшего анализа деформаций.

На втором этапе после автоматизированной обработки по данным измерений были построены графики и отчетные до- кументы, содержащие информацию о текущем состоянии объекта и динамике осадочно-деформационных процессов. На рисунке 1 представлен график абсолютных осадок для линии реперов северной дамбы, в графике показаны изменения высотного положения марок по линии профиля по результатам наблюдений в разных циклах.

Рис. 1. График абсолютный осадок

В основе решения задачи интерпретации данных наблюдений лежит модель деформационной поверхности, описывающей отклонение точек объекта в теку- щем цикле относительно начального цикла. Исходными данными для ее построения являются плановые положения марок и их текущие отклонения.

Рис. 2. График развития деформаций во времени

График строится в зависимости от установленного текущего цикла. Суммарные деформации рассчитываются по отношению к начальному циклу.

Локальное изменение площади поверхности называется дилатацией. Поскольку дилатационные процессы непосредственно предшествуют осадкам или вспучиваниям почвы, они являются объектом постоянного мониторинга.

Абсолютные значения дилатации, сжатия и растяжения представлены в виде де- формационной поверхности. На созданной поверхности осадки отображались при помощи изолиний и градиентной заливки, что улучшило зрительное восприятие модели (рис. 3).

Для отображения деформационной поверхности в программе используется 3D модель (рис. 3). Что позволяет представить более полную картину пространственного состояния дамб и наглядней представить области неравномерных осадок всего хво-стохранилища.

Рис. 3. ЗD модель

Получаемая при мониторинге информация является исходной для анализа происходящего процесса деформаций в дамбах хвостохранилища. Анализ результатов наблюдений позволяет совершенствовать технические процессы на периоде эксплуатации хвостохранилища, своевременно устранять последствия возникновения деформации, совершенствовать методы предрасчета деформации и получать дополнительные детальные сведения о геологическом строении. Вовлечение в процесс камеральной обработки современных программных продуктов дает возможность визуализировать данные многолетних измерений, выделить участки наиболее подверженные деформациям и в комплексе оценить процессы происходящие в ГТС.