Dokumentace funkčního vzorku Plošný upínací prvek liniové instalace BOTDA pro sledování povrchových deformací terénu vyvinutého v rámci řešení projektu FR-TI3/609 Výzkum a vývoj detekce a kontrolního sledování kritických míst geotechnických konstrukcí zejména podzemního stavitelství, báňského průmyslu i ostatních inženýrských staveb Tento projekt je realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu. Autoři Ing. Jan Záleský, CSc. Ing. Kristýna Čápová Ing. Marek Záleský, Ph.D. Stavební fakulta ČVUT v Praze Stavební fakulta ČVUT v Praze ARCADIS CZ a.s., divize Geotechnika Praha, prosinec 2013
Funkční vzorek: PULI_BOTDA Čís.:FVZ-04-11135 Plošný upínací prvek liniové instalace BOTDA pro sledování povrchových deformací terénu 1. Účel Pro zjišťování aktivity svahových pohybů je jednou z variant sledování povrchových deformací terénu, [1]. Jedná se o vystrojení zájmové oblasti měřicí optickou linií nebo liniemi, obr. 1. Optická linie musí překračovat ze stabilní části území, která je považována za část vztažnou, do části pohybově aktivní. Instalační schéma může být navrženo v jedné nebo více souběžných liniích zpravidla ve směru spádu svahu. Může být užito i schéma osnova útek pro sledování šíře aktivní oblasti dle obr. 1. Polohopis měřicích optických kabelů se stanoví podle [2]. V případě zemin, které jsou objemově závislé na vlhkosti anebo jsou zeminami namrzavými, je vhodné použít plošné upínací prvky. Pokud se měřicí linie kříží, je vhodné je vzájemně mechanicky propojit. Použije se varianta plošného upínacího prvku, jež umožňuje mimoúrovňové propojení. Funkční vzorek slouží pro výzkum a vývoj, pro účely demonstrace i výuky. Obr. 1 Schéma plošné instalace optických kabelů pro sledování povrchových deformací v nestabilním území. Legenda: 1 potenciálně nestabilní oblast, 2 stabilní část území, 3 ukotvení sledovaných bodů, 4 měřicí optický kabel, 5 vztažné body mimo potenciálně nestabilní oblast, 6 skruž s vývodem optických kabelů v optickém rozvaděči, [1] 2. Popis plošného upínacího prvku Základem plošného upínacího prvku je svařenec z obrobků, jehož schéma je v obr. 2. Prvek má půdorysné rozměry 100 x 300 mm. Upínací destičky optického měřicího kabelu, které svírají optický měřicí kabel, jsou připevněny pomocí dvojice šroubů M6 upevněných do závitů v základní desce. Hrany základní desky jsou zkoseny, aby nemohl měřicí kabel poškozen při zásypu a jeho hutnění. Na základní 1
desku jsou symetricky navařeny dvojice smykových zarážek z páskové oceli. V desce je otvor pro našroubování nástavce pro polohová měření systémem satelitní navigace GNSS a případná další nezávislá měření posunů. V obr. 2 upínací destičky optického měřicího kabelu uvedeny jako hotové díly, které jsou voleny podle užívaného měřicího kabelu. Tím je dosaženo univerzálního použití plošného upínacího prvku. Obr. 2 Schéma plošného upínacího prvku 2.1 Varianty provedení plošného upínacího prvku Prvek je navržen ve dvou variantách pro plošné upínání měřicích optických kabelů: - Standardní prvek pro upínání kabelu v linii, obr. 3. - Propojovací prvek k mechanickému spojení dvou křížících se optických měřicích linií, obr. 4. Tam, kde je třeba mechanické propojení dvou měřicích linií, se užije dvojice propojovacích prvků, které mají navíc čtveřici otvorů pro šrouby M 12, obr. 4 a 5. Toto provedení zajišťuje mechanické spojení dvou prvků do pravoúhlého kříže pomocí dvojic vložených prodlužovacích matic M 12, které jsou předem upevněny do spodního prvku v křížení optických kabelů. Po napojení, upnutí a částečném zasypání měřicího optického kabelu v jedné linii se připevní druhý upínací prvek dvojicí šroubů M 12 k prvé desce. Následuje upínání optického měřicího kabelu v příčném směru. 2.2 Postup instalace prvků a měřicích optických kabelů Postup instalace standardních prvků je zřejmý z obr. 6. Instaluje se do předem vyhloubené mělké rýhy. Spojení základní desky s okolní zeminou je zajištěno pomocí čtveřice stavebních hřebíků délky alespoň 250 mm. Následuje rozvedení měřicího optického kabelu a jeho postupné mírné předpínání po jednotlivých úsecích. Po dokončení je kabel v rýze přesypán cca 0,05 m písku a následuje zásyp místní zeminou. Materiál v rýze je následně přehutněn lehkou vibrační deskou. 2
V případě instalace propojovacích prvků se dříve upevní stavebními hřebíky prvek s osazenými prodlužovacími maticemi (spodní v křížení) a rozvede se měřicí optický kabel v jednom směru. Dvojicí šroubů M 12 se připojí druhý upínací prvek, obr. 5. Následuje rozvedení kabelu ve druhém směru. Dále je postup shodný s předchozím. Obr. 3 Výsledné provedení standardního plošného upínacího prvku s dvojicí destiček pro napojení optického měřicího kabelu SmartProfile a upevněným nástavcem pro kontrolu polohy desky pomocí GNSS a nezávislá měření posunů pomocí laserového dálkoměru i konvergenčního pásma. Vpravo krytka s ocelovou podložkou a šroubem M 20 se zápichem pro přiložení anteny přijímače GNSS Obr. 4 Varianta plošného upínacího prvku s mechanickým propojením dvou měřicích linií kabelu SmartProfile prodlužovacími maticemi M 12 3
Obr. 5 Křížení měřických optických kabelů: Vlevo smontovaná dvojice upínacích prvků s plastovou krytkou, podložkou a šroubem M 20 se zápichem a číslem. Vpravo je zobrazeno křížení kabelu v detailu. Obr. 6 Schéma plošného upínacího prvku pro instalaci. Legenda: 1 původní zemina, 2 výkop rýhy, 3 plošný upínací prvek, 4 úchytka měřicího optického kabelu, 5 zásyp pískem cca 0,05 m, 6 zásyp původní zeminou, 7a upevnění prvku pomocí stavebních hřebíků 260 mm, 7b ocelové lamely (smykové zarážky), 8 ocelový nástavec pro upevnění doprovodných měřidel, 9 plastová chránička 3. Použitá literatura 1. Záleský, J., Čápová, K. a Záleský, M.: Závěrečná zpráva z řešení etapy číslo 7. Poloprovoz 1. Kontrolní sledování potenciálně nestabilního svahu metodou BOTDR, souběžné ověřovací měření. Projekt FR-TI3/609, ČVUT v Praze, Fakulta stavební, katedra geotechniky, říjen 2013. 2. Záleský, J., Čápová, K. a Barták, J.: Výzkum a vývoj postupu stanovení polohopisu měřicího vlákna. Závěrečná zpráva z řešení etapy 5, Projekt FR- TI3/609, ČVUT v Praze, Fakulta stavební, katedra geotechniky, 2011, aktualizace srpen 2013. 4