Адаптация систем гидростатического нивелирования к условиям эксплуатации на реальных сооружениях
DOI:
https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.3.4Ключевые слова:
деформационный мониторинг, уровень жидкости, гидростатический нивелир, математическое моделирование, эксперимент, тепломассоперенос, теплоотдача, незамерзающая жидкостьАннотация
Метод гидростатического нивелирования является точным инструментом для определения вертикальных перемещений в составе систем деформационного мониторинга. Условия эксплуатации систем мониторинга накладывают ограничения на использование метода и на достоверность его результатов. В статье рассмотрены случаи из практики, в которых наблюдаются изменения уровня жидкости в гидростатических нивелирах под воздействием окружающей среды. Фундаментальной инженерной проблемой данного исследования является адаптация метода гидростатического нивелирования для использования его в системах деформационного мониторинга реальных зданий и сооружений. Для решения этой проблемы были разработаны модели, описывающие движение жидкости в гидростатических нивелирах, и проведена их экспериментальная проверка. Моделирование позволяет оценивать изменения показаний гидронивелира в зависимости от внешних воздействий (изменение давления воздуха, вибрация, температура). На основании результатов численного решения задачи о тепломассопереносе в системе «шланг - смеситель» дана оценка возможности выравнивания температуры жидкости в гидронивелире путём ее перемешивания. Проведены натурные эксперименты по исследованию принудительного перемешивания жидкости в системе гидростатического нивелирования, которые позволяют снизить температурную погрешность. На основе результатов экспериментальных исследований осуществлен подбор водных растворов для систем гидронивелирования, функционирующих в области отрицательных температур. Проведенные исследования позволяют использовать полученные знания при проектировании систем гидростатического нивелирования, адаптированных для деформационного мониторинга сложных сооружений.
Библиографические ссылки
- Васютинский И.Ю. Гидронивелирование // - М.: Недра, 1983. - 124 с.
- Епин В.В., Цветков Р.В. Исследование неравномерного высыхания некоторых водных растворов для систем гидростатического нивелирования// Научно-технический вестник Поволжья. - 2018. - № 9. - С. 70-72.
- Жуков Б.Н. Влияние температурных факторов на точность измерений превышений гидростатическими приборами и системами // Вестник Сибирской государственной геодезической академии. - 1999. - № 4. - С. 42-47.
- Лекомцев С.В., Цветков Р.В. Оценка возможности выравнивания температуры жидкости в гидронивелире путём перемешивания // Вычислительная механика сплошных сред. - 2018.- Т. 11. - № 2.- С. 202-213.
- Манукин А.Б., Казанцева О.С., Бехтерев С.В., Матюнин В.П., Калинников И.И. Длиннобазисный гидростатический нивелир // Сейсмические приборы. - 2013. - Т. 49. - № 4. - С.26-34.
- Цветков Р.В., Епин В.В., Лекомцев С.В., Шестаков А.П. Исследование движения жидкости в многосегментном гидронивелире // Научно-технический вестник Поволжья. - 2016. - № 6. - С.92-94.
- Цветков Р.В., Епин В.В. Экспериментальное исследование переходных процессов в многосегментном гидронивелире // Научно-технический вестник Поволжья. - 2017. - №5. - С. 109-111.
- D’Oreye N., Zurn W. Very high resolution long-baseline water-tube tiltmeter to record small signals from Earth free oscillations up to secular tilts // Rev. Sci. Instrum. - 2005. -Vol. 76 - 024501.
- Hirt C. W., Nichols B.D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries // Journal of Computational Physics. - 1981. - Vol. 39 (1). - P. 201-225.
- Pellissier P.F. Hydrostatic Leveling Systems // IEEE Transactions. - 1965. - Vol. 12. - № 3. - P. 19-20.
- Shardakov I.N., Shestakov A.P., Tsvetkov R.V., Yepin V.V. The hydrostatic level method for continuous monitoring of building foundations // Solid State Phenomena. - 2016. - Vol. 243. - P. 105-111.
- Singatulin S., Volk J., Shiltsev V., Chupyra A., Medvedko A., Kondaurov M. High precision double tubed hydrostatic leveling system for accelerator alignment application // Proceedings of 9th IWAAA06. - USA: Menlo Park, 2006. - FR005.
- Tsvetkov R.V., Yepin V.V., Shestakov A.P. Numerical estimation of various influence factors on a multipoint hydrostatic leveling system // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. - 2017. - Vol. 208. - 012046.
- Volk J. [et al.] Hydrostatic level sensors as high precision ground motion instrumentation for Tevatron and other energy frontier accelerators // J. Instrum. - 2012. - Vol. 7. - P01004.
- Yepin V.V., Tsvetkov R.V., Shardakov I.N., Shestakov A.P. Estimation of hydrostatic level parameters for measuring vertical displacement fields of structures on the test stand // AIP Conference Proceedings. - 2018. - Vol.2053. - 040104.
- Yin Z.Z. Application of hydrostatic leveling system in metro monitoring for construction deep excavation above shield tunnel // Appl. Mech. Mater. - 2013. - Vols. 333-335. - P. 1509-1513.
- Zhang C., Fukami K., Matsui S. Primary hydrokinetics study and experiment on the hydrostatic leveling system // Proceedings of the 7th Int. Workshop on Accelerator Alignment. - Japan: Spring-8, 2002. - P. 297-307.
