А.И. Чижаньков

Геодезические работы на Усойском завале и Правобережном склоне в 1988-1990 г.г.

 

Для обеспечения инженерно-геологических исследований на Усойском завале и Правобережном склоне Топомаркшейдерской партией Таджикской геолого-съемочной экспедиции П.О. "Таджикгеология" был выполнен следующий комплекс работ:

1. Проведение 3-х циклов наблюдений за деформацией Правобережного склона и на участке Базайташ

2. Проведение одного цикла наблюдений за деформацией Усойского перекрытия

3. Промеры глубин Сарезского озера по трассе возможного движения оползневого массива Базайташ и повторная съемка в правом примыкании Усойского завала

4. Фототеодолитная съемка в масштабе 1:5000 на участках Зеленый и Казанкуль и изготовление специализированных топооснов 1:5000 для участков Базайташ и Ватасаиф.

Работы выполнялись в летние и зимние сезоны. Полевой лагерь располагался на левом борту озера, напротив Правобережного склона. Перед производством полевых работ производилось исследование и юстировка теодолита Theo-010, светодальномера СT-5 «Блеск», нивелира Н-3, нивелирных реек и фототеодолитного комплекта.

Техническая характеристика теодолита Theo-010:

-увеличение - 31х

-поле зрения трубы - 1.2º

-цена деления горизонтального и вертикального кругов - 20″

-точность отсчета – 1″

-поперечный уровень - 20″

-контрольный уровень - 20″

Техническая характеристика светодальномера СТ-5 «Блеск»:

- диапазон измеряемых расстояний - 0.2-5000 м

- средняя квадратическая погрешность измерения расстояния одним приемом, 10+5х10-6  Дмм

- предельные углы наклона измеряемых линий, - ±20º

- средняя потребляемая мощность -5 Вт 

- цена единицы младшего разряда табло - 1 мм

Техническая характеристика нивелира Н-3:

-увеличение зрительной трубы - 30 х

-поле зрения - 1.2º

-коэффициент дальномера - 100

-цена деления цилиндрического уровня - 15″

-цена деления круглого уровня - 5'

-средняя квадратичная ошибка на 1 км - 4 мм

 

Наблюдения светодальномером на Правобережном склоне. Из реперной сети, заложенной в 1974 году и дополненной в 1985 году было составлено 51 равномерно расположенных на склоне наблюдательных реперов. Репера заглублены в грунт на глубину до 1.8 м. Часть реперов была закреплена в скальных массивах выше оползнеопасного склона. В 1989 г. реперная сеть Правобережного склона была дополнена 10 реперами, характеристика которых здесь не приводится. Не приводится также данные по 5 реперам, установленных в 1987 г. на участке Базайташ

В 1985 г на террасе левого борта озера над лагерем топографов было заложено два стационарных опорных репера СT-1 и СТ-2. В качестве ориентирных направлений использованы пункты триангуляции "Рауд" и "Базай", которые расположены за пределами Правобережного оползневого склона. Со стационарных опорных реперов производились ежегодно периодические измерения методом линейных и угловых засечек на все репера Правобережного склона.

Метод линейных засечек заключается в периодическом измерении расстояний светодальномером СТ-5 "Блеск" от стационарных опорных реперов до каждого оползневого репера. Метод прямых угловых эасечек заключается в измерении угловых смещений лучей при визировании с опорных реперов на оползневые репера.

Измерение линий с опорных реперов на каждый оползневой репер производилось светодальномером Измерения производились тремя наведениями со снятием 3-х отсчетов с табло в каждом наведении. В начале и в конце измеряемой линии - соответственно, на опорных реперах и на оползневых реперах - измерялась температура воздуха и атмосферное давление. В расчете использовалось средние значения температуры и атмосферного давления. В измеренную линию были  введены все поправки для получения горизонтального проложения.

Допустимые значения погрешностей при измерении светодальномером следующие:

 измеряемая линия  1500 -   ±15 мм

 измеряемая линия  2000 -   ±20 мм

 измеряемая линия  3000 -   ±25мм

 измеряемая линия  5000 -   ±35 мм

Окончательный результат измерения расстояния Д в мм вычислялось по формуле

Дн =Дт+10-5 -5 Дт(Кн+Кf)+ДΔц

Дт - среднее арифметическое значение отсчетов в режиме "точно" с учетом известного расстояния, км

Кн - поправочный коэффициент, учитывающий изменение показателя преломления атмосферы

Кf - поправочный коэффициент, учитывающий температурное изменение частоты кварцевого генератора

ДΔц - поправка на циклическую погрешность

В окончательные измеренные линии вводились поправки на приведение линии к горизонту. Измерения горизонтальных и вертикальных направлений на ориентирные пункты и оползневые репера производились теодолитом тремя круговыми приемами по программе наблюдений пунктов триангуляции 1-го разряда. Визирными целями при этом были использованы специальные визирные марки. В результате геодезических наблюдений, произведенных в 1988-1990 г.г. были получены координаты всех оползневых реперов .

Координаты каждого репера получены дважды с опорных пунктов СТ-1 и СТ-2. Для определения векторов смещений использовались среднее значение координат. За начальный цикл приняты координаты оползневых реперов, определенных в 1885 г. По разностям координат начального 1985 года и вновь полученных координат за 1990 г. определены векторы и их величины смещений. В таблице 1 в сокращенном виде приводятся результаты измерения смещений реперов Правобережного склона за 1985-1990 г.г.

 

Таблица 1. Результаты измерения смещений реперов Правобережного склона за 1985-1990 г.г.

##

Репера

Первоначальные координаты. 1985 г

Значения приращений

за 1985-1990  г.г., мм

Горизонтальные  смещения за 1985-1990 г.г., мм

P=√ Рх² + Рy²

 

Xi

 

Y1

 

Рх = Xi  - X1

 

Рy = Yi - Y1

1

XIX

2322.428

0729.292

-

-

-

2

180

2827.896

9825.320

-160

-280

322

3

182

2912.000

9763.502

-182

-322

379

4

184

3080.569

9713.502

-97

-414

425

5

185

3152.448

9639.749

-134

-427

448

6

XXIII

3323.732

9436.964

-184

-428

466

7

XXI

2878.033

9810.734

-175

-268

320

8

XXIV

2896.340

9779.768

-212

-318

382

9

101

4120.112

9526.564

-102

-512

522

10

c/c1

4852.776

9273.266

-92

+14

93

11

Сарез

5755.080

8756.965

+90

-38

98

12

XXVII

4598.936

9259.836

-94

-8

94

13

XXVIII

4871.848

9369.222

+84

-34

91

14

Мыс

3373.714

9683.028

-151

-405

432

15

c/c8

4807.106

9880.948

-27

-552

553

16

XI

3771.335

9701.763

-143

-401

425

17

105

4151.152

9872.140

-108

-432

445

18

XII

3401.056

9848.849

-126

-390

410

19

XXV

3793.480

0007.380

-88

-445

454

20

215

3464.186

0274.362

-108

-378

293

21

XXVI

4018.835

0460.015

-68

-419

424

22

XIII

3504.596

0372.954

-42

-436

438

23

III

4190.474

0318.278

-59

-454

458

24

167

3419.292

0644.196

-38

-395

397

25

XIV

4395.170

0611.824

-36

-408

410

26

159

3412.978

1070.918

-24

-262

263

27

116

4230.605

0855.064

-20

-525

525

28

134

3572.460

0998.482

-3

-370

370

29

XV

4059.650

0883.869

-24

-437

438

30

c/c11

4613.862

1195.140

-54

-308

313

31

120

4237.429

1228.820

-62

-242

250

32

XXII

4108.471

1407.080

-81

-218

233

33

128

4242.674

1791.106

-

-

-

34

XVI

4200.562

1846.691

+75

-3

75

35

212

3442.789

1710.414

-

-

-

36

150

3405.664

1605.219

+21

+132

134

37

XVII

3118.502

1414.967

-8

+43

44

38

200

2989.922

1001.676

-220

-466

515

39

XVIII

2711.455

1098.599

+41

+49

64

40

c/c25

2220.978

1202.616

+14

+58

60

41

c/c26

2723.365

1602.923

-15

+31

34

42

233

2455.152

0970.348

+11

+38

40

43

230

2698.880

0865.950

+6

+48

48

44

226

2915.028

0725.750

-13

-48

50

45

222

3112.317

0512.313

-112

-257

280

46

218

3280.935

0354.960

-102

-426

438

47

172

3021.173

0365.150

-139

-250

286

48

XX

3098.361

0327.134

-100

-352

366

49

189

2881.068

0511.854

-186

-202

274

50

c/c23

2764.688

0606.650

+3

-8

8

51

176

2797.012

0285.278

-128

-142

191

 

Погрешность определения величины вектора смещения вычислена по формуле:

Mxy = √M²dx+M²dy+M²s

Mdx, Mdy - средние квадратические ошибки составляющих вектора смещения (по осям координат) определены по формулам:

Mdx = ±Mb/√Px

Mdy = ±Mb/√Py

Рх, Ру - весовые значения полученных приращений;

Мs - средняя квадратическая ошибка измерения линии светодальномером, которая определена по формуле:

Мs = ±10+5xД x10-6 мм

К главным характеристикам смещения оползневых реперов, вычисленным между двум циклами измерений относятся:

-приращение горизонтальных смещений оползневого знака в направлении каждой из осей принятой системы координат:

Px = Xi-X1

Py  =  Yi-Y1

Xi ,  Y1 - 1значения координат знака соответственно в последующем и первом циклах измерений.

Полная величина горизонтального смещения репера:

P=√ Рх² + Рy²

Из анализа приведенных в Tаблице 1 результатов геодезических наблюдений оползневых реперов на Правобережном оползневом массиве, видно что за период 1985-1990 г.г. произошло смещение наблюдательных реперов. Это смещение с учетом угловых и линейных погрешностей в среднем в год составляет около 50 мм.

В результате систeматических инструментальных наблюдений за реперами, установленными на склоне, вычислены величины направление и скорость горизонтальных смещений. Основными материалами для этих вычислений служат топографический план 1:5000 с нанеcенными на него опорными и оползневыми знаками векторов смещений и таблицы со значениями координат каждого оползневого знака, полученным на разные даты наблюдений

 

Измерение длин линий и превышений между марками трещин на Правобережном склоне. Марки по обеим сторонам наиболее выраженных трещин на Правобережном склоне заложены в 1974 г. и дополнены в 1982 г. Инструментальные наблюдения за трещинами были начаты в 1975 г. Инструментальные наблюдения заключались в измерении линий между марками 50 метровой стальной рулеткой и измерении превышений между ними нивелированием IV класса. Результаты за 1985-1990 г.г. приведены в Таблице 2.

Из таблицы следует, что произошло смещение трещинных марок как в плане, так и по высоте, причем наблюдается как растяжение трещин в верхней части склона, так и сжатие в нижней его части.

 

Таблица 2. Измерение длин линий и превышений между марками трещин

№№

Номера трещин

Линейные измерения, м

Изменения длин, мм

 

Изменения превышений, мм

1985 -1990 годы

1985 год

1990 год

1989-1990 годы

1

1-2

10.640

10.654

+14

-57

2

3-4

19.244

19.287

+43

+44

3

5-6

22.813

22.833

+20

+31

4

6-7

19.691

19.716

+25

+28

5

8-9

12.671

12.670

-1

-18

6

9-10

17.203

17.259

+56

+61

7

13-14

11.459

11.469

+10

-2

8

15-16

16.954

16.968

+14

+1

9

17-18

17.844

17.849

+5

-6

10

18-19

18.939

18.947

+9

-9

11

20-21

9.306

9.299

-7

-124

12

21-22

9.932

9.334

+2

-3

13

23-24

14.720

-

-

-

14

25-26

15.248

-

-

-

15

27-28

14.430

-

-

-

16

29-30

13.699

13.736

+36

+29

17

31-32

14.947

14.988

+41

+29

18

33-34

13.440

13.469

+29

+6

19

34-35

8.611

8.613

+2

-6

20

35-36

10.537

10.567

+30

+22

21

36-37

-

33.046

-

-

22

37-38

30.969

30.927

-42

-39

23

39-40

19.156

19.234

+78

+93

24

41-42

19.076

19.174

+98

+109

25

43-44

18.709

18.825

+116

+104

26

45-46

13.867

14.022

+155

+124

27

46-47

17.356

17.350

-6

-19

28

48-49

22.578

22.585

+7

-38

29

50-51

15.380

15.467

+87

-101

30

52-53

21.194

21.221

+27

-106

31

54-55

20.861

20.975

+114

+88

32

56-57

21.500

21.578

+78

+59

33

58-59

18.481

-

-

-

34

60-61

15.726

15.707

-19

-44

35

62-63

18.180

18.206

+26

-6

36

64-65

19.963

19.961

-2

-21

37

66-67

19.701

19.781

+80

+120

38

67-72

14.401

14.345

-56

-30

39

72-73

19.250

19.345

+95

+73

40

68-69

26.924

26.971

+47

+40

41

69-70

10.674

10.683

+9

-6

42

70-71

27.521

27.524

+3

+19

43

74-75

44.338

44.375

+37

+22

44

76-77

15.770

15.786

+16

+10

45

78-79

33.437

33.532

+95

+58

46

84-85

18.517

18.506

-11

-16

47

86-87

24.900

24.854

-46

-72

48

88-89

21.980

21.936

-44

-38

49

90-91

27.087

27.029

-58

+2

50

92-93

23.048

23.010

-38

-55

51

93-94

41.278

41.149

-121

-102

52

95-96

-

23.747

-

-

53

97-98

18.512

18.480

-32

-23

54

99-100

34.345

-

-

-

55

101-102

34.906

-

-

-

56

103-104

10.575

-

-

+112

57

105-106

9.397

9.399

+2

+1

58

107-108

16.203

16.219

+16

+18

59

109-110

19.821

19.818

-3

0

60

110-111

15.916

15.925

+9

0

61

112-113

-

30.683

-

-

62

114-115

3.799

3.801

+2

-7

63

116-117

17.671

17.671

0

-3

 

Наблюдения за деформациями Усойского завала полигонометрическим методом. Полигонометрия 1-го разряда с с измерением сторон светодальномером проложена в пределах Усойского завала в и представляет собой систему из 6 полигонов. Реперная сеть была заложена в 1974 году.

Этот классический метод применен с целью определения горизонтальных смещений поверхности завала. Полигонометрия прокладывалась по трехштативной системе. Горизонтальные и вертикальные углы измерены теодолитом на специальные марки тремя круговыми приемами. Результаты измерения горизонтальных углов на пунктах полигонометрии находятся в пределах допусков. Линиии полигонов измерены светодальномером с трем наведеними со снятием трех отсчетов с табло в каждом наведении.

Вычисление окончательных значений линий произведены по тем же формулам, что и обработка линий для Правобережного склона. Уравнивание полигонометрии 1-го разряда произведено по методу полигонов. Результаты уравнивания системы полигонометрических ходов приведены в Таблице 3.

 

Таблица 3. Характеристика полигонометрии 1-го разряда на Усойском завале

Полигоны

Угловая невязка, сек

Mß доп = ±10″√n

 

Длина хода, м

Абсолютная невязка, м

Ms = ±√ΔX²+Y²

 

Относительная ошибка

полученная

допустимая

полученная

допустимая

I

+30

±36

10777.701

0.320

1:33700

1:10000

II

+9

±26

5230.426

0.063

1:82200

1:10000

III

-11

±26

5672.458

0.049

1:114800

1:10000

IV

0

±26

5032.451

0.092

1:54500

1:10000

V

-5

±22

3805.187

0.053

1:70000

1:10000

V I

-2

±24

3806.476

0.051

1:70000

1:10000

 

Допустимая угловая невязка вычислена по формулам:

Mß доп = ±10″√n

n - число углов в полигоне

Абсолютная линейная невязка в полигоне вычислена по формуле

Ms = ±√ΔX²+Y²

При сравнении ошибок положения пунктов полигонометрии 1-го разряда выполненной в 1989 г. с результатами наблюденных в 1983 1985 1987 г.г. следует отметить их незначительные величины. Линейные изменения в положении точек  находятся в пределах допустимых значений.

 

Наблюдения за деформациями Усойского завала методом нивелирования. На Усойском завале было выполнено геометрическое нивелирование всей реперной сети с целью выявления вертикальных смещений.

Система нивелирных ходов образует 9 замкнутых полигонов. Скальный репер «п/п12»  принят за исходный Методом полигонов произведено уравнивание нивелирных ходов. Нивелирование 1У класса выполнено нивелиром Н-3 по трехметровым двусторонним  шашечным рейкам с сантиметровыми делениями. Перед производством работ и после их окончания производились исследования нивелира и реек. Нивелирование произведено в соответствии с существующими  требованиями. В Таблице 4 приведена характеристика нивелирования IV класса, выполненной на Усойском завале в 1989 г.

 

Таблица 4. Характеристика нивелирования на Усойском завале в 1989 г.

Полигоны

Число

штативов

Невязка в полигоне, мм

Полученная

Допустимая

I

176

+77

±66

II

160

-39

±63

III

187

+5

±68

IV

210

-11

±70

V

74

+7

±43

VI

308

-8

±88

VII

183

+4

±67

VIII

477

+30

±105

IX

284

+8

±84

 

Величина допустимой ошибки, мм определяется по формуле:

Д доп = ±5√n

n – число штативов в полигоне

 

Таблица 5. Результаты нивелирования некоторых реперов на Усойском завале за 1975-1989 г.г.

№№

Название

реперов

1975 г. .

1989 г..

Средняя квадратическая погрешность, мм

Абсолютная отметка репера, м

Результаты нивелирования, мм

1

Дудара

3459.650

-159

±70

2

С2

3177.746

-17

±59

3

С16

3329.994

-25

±36

4

С18

3358.435

-77

±32

5

С14

3436.662

-4

±18

6

С13

3493.907

-63

±34

7

Г6

3496.424

-50

±45

8

С8

3470.560

-51

±48

9

З8

3422.458

+20

±51

10

Г4

3358.036

-92

±60

11

С17

3405.042

-92

±24

12

Н78

3349.733

-21

±57

13

Г7

3292.697

+18

±63

14

С4

3283.748

-20

±64

15

С7

3276.166

+7

±64

16

Завальный

3298.295

-37

±60

17

С10

3338.708

+13

±57

18

Н36

3284.820

+109

±65

19

Н37

3290.320

+16

±66

20

Н38

3291.968

+12

±66

21

Н39

3294.520

-8

±67

22

Н40

3308.210

-18

±68

23

Н41

3314320

+4

±68

24

Н42

3307.270

-11

±69

 

Средняя квадратическая погрешность любой точки по высоте вычислена по формуле где

Mhi =±Mo√k(n-k)/n

Mhi - средняя квадратическая погрешность репера по высоте

Mo - ±5

k- количество штативов от исходной до репера

n- количество штативов полигона – 1400

Предельная ожидаемая ошибка положения пунктов по высоте в слабом месте системы определена по формуле

Mh предел = ±Мх2.5

В данном случае самым слабым пунктом системы является пункт Дудара. Предельная ошибка его по высоте будет равна: 

Mh пред = ± 70 х2.5 = 175 мм

Из анализа систематических инструментальных наблюдений за динамикой Усойского завала, видно, что полученные результаты расхождения как в плане так и по высоте для большинства  пунктов реперной сети, находятся  в пределах точности измерений

 

Промеры глубин дна Сарезского озера. Промеры глубин Сарезского озера на объекте Базайташ были выполнены со льда в 1989 г. с целью определения объема смещенных в озеро пород в результате произшедшего обвала..Было произведено 755 промеров глубин в результате которых был получен план дна в масштабе 1:5000.

Была произведена повторная съемка дна озера в правом примыкании р. Усойдара. Съемка произведена на площади 2 км кв по квадратам 50х50 м со льда. В результате получен план рельефа дна в масштабе 1:2000 и удалось выявить изменения рельефа с 1982 г. в районе селевого поля и примыкающих зон втока.

 

 

Литература

1. Инструкция по топографо-геодезичекому обеспечению геологоразведочных работ. Москва. 1984

2. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. Москва. 1982

3. Брайт П.И.. Геодезические методы измерения смещений на оползнях. Москва. 1965

4. Инструкция по нивелированию I, II, III и IV кл.. Москва. 1974

5. Условные знаки для топографических основ масштабов 1:500 - 1:5000. Москва. 1973