Геотехнический мониторинг
В рамках данной диссертационной работы при анализе принципов построения преобразователей параметров наклона принято рассматривать методы контроля параметров взаимного отклонения базисов твердых тел, учитывая, что
инклинометрия, как метод определения наклона объекта относительно системы координат, связанной с естественным гравитационным полем Земли, является частным случаем гониометрического контроля, характеризуемым фиксированным базисом.
Универсальным методом наблюдения за геодеформационными процессами в геологической среде [3, 4] и за угловыми изменениями параметров технических объектов (определение кренов, прогибов и деформаций несущих конструкций, балок, оснований и фундаментов, напряженно-деформационного состояния конструкций и высотных сооружений, мостов), является высокоточная инклинометрия [5, 6]. Это отмечено в нормативных документах по организации геотехнического мониторинга в промышленном и гражданском строительстве и в атомной энергетике (статический и динамический мониторинг эксплуатируемых объектов использования атомной энергии по СТО-СРО-С 60542960 00043-2015) [7].
На сегодняшний день, инклинометрический контроль геотехнических объектов осуществляется с помощью магниточувствительных, акселерометрических или гироскопических датчиков. Требования к точности и достоверности контролируемых параметров, получаемых с помощью современных измерительных инклинометров, очень высокие и регламентируют строгий контроль метрологических характеристик и характеристик надежности. Особенно это актуально для объектов повышенной опасности, таких как объекты химической промышленности и атомной энергетики [8]. Одним из примеров данного факта является необходимость контроля отклонения от вертикали конструкции атомного реактора на величину, не более 0,5 мм при диаметре реактора, равном 5 метрам.
В соответствии с ГОСТ 31937- 2011 «Здания и сооружения.
Правила обследования и мониторинга технического состояния», предельные погрешности измерения крена в зависимости от высоты Н здания (сооружения) не должны превышать следующих значений, мм:- для гражданских зданий (сооружений) - 0,0001Н;
- для промышленных зданий (сооружений) - 0,0005Н;
- для фундаментов под машины и агрегаты - 0,00001Н.
Технические и эксплуатационные характеристики представленных на рынке инклинометрических систем определяют возможность применения их при геотехническом контроле. Во многом, данные характеристики зависят от метрологических параметров первичных измерительных преобразователей, приведенных в таблице 1.
Таблица 1 - Метрологические характеристики инклинометрических систем
| № | Фирма производитель | Тип прибора/модель | Диапазон измерений, ° | Погрешность измерений, ° |
| 1 | Научно-производственное объединение «Конус» (г. Москва) | измерители наклона ИН-01 и ИН-02 | ±90; ±180 | 0,05 - 1,0 |
| 2 | Фирма KYOVA (Япония) | BKJ-A | ±10 | ±0,01 |
| 3 | BG electric e.K (Германия) | Baumer | 360 | 0,1-0,2 |
| 4 | POSITAL FRABA (США) | ANGUSENS | ± 30 | ±0,001 |
| 5 | TAYLOR HOBSON (Англия) | Tralyvel 6 | ± 1600 секунд | ± 1-4 секунды |
| 6 | ROCTEST (Канада) | TUFFTIL 801 | ± 50 | 0,0001 - 0,01 |
Основным метрологическим параметром измерительных систем является их погрешность измерения [9, 10]. Представленные инклинометрические системы обладают минимальным отклонением точности измерений (от ±0,001 ° до ±0,01 °), однако, это достигается за счет уменьшения диапазона измерений (от + 0,5° до + 50°), что является технологически неудобным в случае практического применения (необходимо использовать несколько систем одного класса для расширения диапазона измерений). Соответственно, системы, обладающие наибольшим диапазоном измерений (от ±90° до ±180°) являются менее надежными в связи с высоким уровнем погрешности (до 1,0°) .
1.1.2