Katedra geotechniky a podzemního stavitelství Geotechnický monitoring učební texty, přednášky Monitoring konvergence doc. RNDr. Eva Hrubešová, Ph.D. Inovace studijního oboru Geotechnika CZ.1.07/2.2.00/28.0009. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.
4. Monitoring konvergence Primární princip měření konvergence spočívá v měření změny vzdálenosti mezi dvěma body (krátkými svorníky), pevně fixovanými s okolním monitorovaným prostředím (hornina, konstrukce). V širším pojetí se v současné době provádí monitoring konvergence obvykle na základě monitoringu 3D pohybů fixovaných bodů (terčíků) osazených na povrchu díla (např. tunelu, apod.), kdy jsou monitorovány pohyby bodů, z nichž lze pak odpovídající konvergence vyhodnotit. Změna vzdálenosti je proměřována v případě menších vzdáleností obvykle mechanicky pomocí ocelového pásma nebo teleskopické stojky (kap. 4.1). Monitoring prostorových pohybů terčíků se v případě větších vzdáleností provádí opticky pomocí laserového paprsku automatických nivelačních stanic (kap. 4.2). 4.1 Mechanická konvergenční měření 4.1.1 Pásmový konvergometr Pásmový konvergometr, někdy též nazývaný pásmový extenzometr, se skládá z několika základních částí: ocelové měřické pásmo z invarové oceli napínací zařízení (pružina se siloměrem zajišťující identické napnutí pásma) navíjecí cívka pásma aretace měřící indikátorové hodinky uchycovací zařízení pro připojení k pevně fixovaným bodům (kulový šroub, ocelová karabina) Obr. 4.1 - Pásmový konvergometr GEOKON (katedrální foto)
Pevně osazené svorníky s možností uchycení samotného konvergometru (kulové zhlaví, ocelové očko) jsou pevně zacementovány v okolním prostředí a jsou obvykle orientovány tak, že směr měřického pásma mezi nimi indikuje směr očekávaných pohybů. Přesnost měření uváděná výrobci pásmových konvergometrů je cca 0.05 mm. Tato pásmová monitorovací měření však neumožňují průběžný automatický záznam dat. Obr. 4.2 - Typické rozmístění monitorovacích měřících bodů v tunelu (zdroj: www.slopeindicator.com)
4.1.2 Konvergenční stojka Vlastním monitorovacím zařízením je teleskopická tyč. Používá se především při proměřování kratších vzdáleností (cca 3 m) obvykle ve svislém směru. Obr. 4.3 - Konvergenční stojka (foto:ing. Radovan Kukutsch, Ph.D., Ústav geoniky AV ČR Ostrava)
4.1.3 Bassetův konvergenční systém Pracuje na základě vyhodnocení náklonů v ramenech instalovaných po obvodu podzemního díla. Speciálně byl vyvinut pro monitoring tunelů, jeho výhodou je, mimo jiné, možnost monitoringu za provozu. Bassettův konvergenční systém pracuje na principu ramen s náklonoměry Referenční bod Dlouhé rameno s náklonoměrem Krátké rameno s náklonoměrem Výhody: vysoká přesnost (0.02 mm) krátká doba měření lze měřit za provozu Obr. 4.4 - Bassettův konvergenční systém zdroj: www.slopeindicator.com
Obr. 4.5 Detail napojení náklonoměrných ramen u Bassettova monitorovacího systému (zdroj: www.itmsoil.com) 4.1 Optická konvergenční měření Využívá se optických dálkoměrů a totálních samočinných optických stanic, vyhodnocujících na základě optického principu pohyb indikačních bodů pevně umístěných v monitorovaném prostředí. Indikační body mohou mít různý charakter (světelné diody, odrazové terčíky). Měření je rychlé, přesné a spolehlivé. Moderní totální stanice umožňují automatické zaměřování, měření a zpracování výsledků měření a jejich dálkový přenos.
Obr. 4.6 - Světelný indikační bod Obr. 4.7 - Odrazový terčík Obr. 4.8 Automatická stanice a schéma monitoringu konvergence automatickou stanicí
Obr. 4.9 - Konvergenční měření v tunelu Klimkovice (foto Inset Ostrava)