GEODETSKI MONITORING KLIZIŠTA

prof.dr. Boštjan Kovačič

Univerza v Mariboru

Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo

Monitoring

Monitoringom nazivamo periodično praćenje pomaka

i deformacija kroz duže vrijeme,

Osnovni cilj monitoringa pomaka i deformacija je

osiguranje te zaštita života ljudi i životinja, imovine,

kulturne baštine, te okoline od utjecaja prirode i

djelatnosti ljudi

Geodetski monitoring

Geodetska mjerenja za otkrivanje i praćenje pomaka primjenjuju

se već duže vrijeme.

Mjerenja nam pomažu kod uoćavanja i otkrivanja velike sile koja

djeluje na površinu i promjenu tla. Neki put sporije, neki put čak i

odjednom, sila može izazvati drastične promjene koje mogu

utjecati na naš život, ovisno o dimenzijama i lokaciji pomaka.

Utjecaj na prirodne procese praktički nemamo, no možemo

značajno ograničiti posljedice ako znamo kako se priroda

ponaša. Dakle, treba paziti na više toga, no najviše na umjetne

formacije, koje zbog svoje težine predstavljaju prijetnju. Također možemo očekivati da se umjetno stvorena masa neće smiriti

tijekom noći.

Uz samu masu imamo i puno drugih faktora koji mogu izazvati

kretanje tla. Od prirodnih, hidroloških i seizmoloških do umjetnih

utjecaja, svi po redu čine sumu čimbenika koji utječu na

nestabilnost površine, osobito one slabije građene.

Geodetski monitoring

Određivanje pomaka točaka u geodeziji provodi se pomoću

defomacijske analize,

Deformacijska analiza je postupak, gdje na osnovi geodetskih

mjerenja sa metodama statističke analize dobijemo pomake

točaka u prostoru, te na osnovu određenih pomaka dobijemo

deformacije geometrije geodetske mreže na osnovi dviju ili više

terminskih izmjera,

Preko pomaka točaka, nam izračunate deformacije služe kao

informacije o konstrukciji i materijalu, a isto tako dobijemo i podatke

o sigurnosti objekta,

Deformacijska analiza izvodi se po različitim metodama (Karlsruhe,

Fredericton, Munchen, Delft, Hannover, Pelcer, Kaspari a i Ašanin i

Mihailović)

Problematika deformacijske analize

U deformacijskoj analizi moraju biti

ispunjena dva uvjeta:

a.) Pogreške koje se javljaju kod

mjerenja ne smiju nas voditi do

pomaka koji su drugačiji od stvarnih

pomaka,

b.) Osigurati dovoljnu vjerojatnost

određivanja stabilnih točaka.

a.)Pogreške kod mjerenja

Nastaju zbog nemara, premale stručnosti promatrača, pogreške instrumenata, vanjskih uvjeta, pogreške u stohastičkom modelu izjednačenja mjerenja u geodetskoj mreži, pogrešna metoda izmjere ili instrumenta....

b.) Osigurati dovoljnu vjerojatnost

određivanja stabilnih točaka

U deformacijskoj analizi najvažnije je pouzdano

određivanje stabilnosti referentnih točaka u vremenu

između ponavljanja terminskih izmjera.

U postupku određivanja pomaka točaka na objektu,

veličinu pomaka određujemo prema stabilnim

točkama u geodetskoj mreži.

Geodetska mreža – osnova

deformacijske analize

Da bi geodetska mreža koristila deformacijskoj analizi trebaju biti ispunjene sljedeće pretpostavke:

Pravilan izbor lokacije referentnih točaka i točaka na objektu,

Pravilna stabilizacija točaka,

Pravilna točnost mjerenja

Optimalna geometrija mreže,

Optimalna pouzdanost mreže

Pravilan izbor testnih statistika

Rezultati deformacijske analize

Dokazi o stabilnosti referentne točke

(jednolična realizacija geodetskog

datuma)

Definicija veličine pomaka točaka

(ovisno o preciznosti mjerenja) u

vremenu između dviju terminskih

izmjera u geodetskoj mreži

U praksi govorimo o pomaku kada je

pomak 2,5 do 3 puta veći od

vrijednosti standardne devijacije

određenog pomaka.

Zahtjevi za određivanje pomaka

Da bi mogli postići potrebnu točnost određivanja pomaka preporučuje se

ispunjavanje sljedećih zahtjeva:

- Upotreba istih instrumenata i opreme,

- Izvođenje mjerenja u pojedinoj terminskoj izmjeri po identičnom planu,

- Održavanje identiteta geometrije geodetske mreže,

- Obrada mjerenih vrijednosti, izračun i interpretacija rezultata mora biti

uvijek ista,

- Osiguranje izjednačenja opažanja te interpretacije rezultata

Geodetske metode

Geodetske metode za

istraživanje pomaka dijelimo

ovisno o veličini pomaka na dva

nivoa:

- Pomak veličine 2 cm do 10 cm – I.Nivo točnosti

- Pomak veličine 5 mm do 2 cm –

II. Nivo točnosti

I.Nivo točnosti - pomaci 2cm do 10cm

Upotreba elektronskog tahimetra točnosti 3˝ po kutu i 3 mm

po dužini

Upotreba nivelira točnosti 1 – 2 mm/km nivelmana tamo i

nazad,

Upotreba GNSS statičke i RTK metode s ponavljanjem mjerenja

(10 puta),

Mjerenje meteoroloških parametara

Optičko centriranje instrumenta

Obična stabilizacija mjernih točaka

II. Nivo točnosti - pomaci 5mm do 2cm

Precizna stabilizacija ili armiranobetonski stupovi,

Prisilno centriranje instrumenta, reflektora i GPS antene,

Upotreba preciznih reflektora, invar letve i geodetske

precizne antene,

Kalibracija opreme,

Izmjera meteoroloških parametra više puta na dan.

Zahtjevi za monitoring

Zahtjevi za monitoring:

Vidljivost

– dobra vidljivost na terenu do

kritičnih točaka na teritoriju

monitoringa (max 700m) i

konačna točnost.

- Kontrolu stabilnosti područja

izvodimo s GPS uređajima.

- Zaštita mjernih mjesta.

Zahtjevi za monitoring

Veličina područja monitoringa

-senzor nagiba namjestiti na temelje

zgrada u okolini klizišta

- dodatno pratimo s visoko preciznim

tahimetrima sve radove na radilištu s

visokom 3D točnošću (+/-1 mm)

Zahtjevi za monitoring

-napajanje, komunikacija,

podatkovni centar

-napajanje s mreže ili UPS ili

solarne ćelije

-komunikacija

GSM/GPRS ako ima signal

(router) Radio modem ili WiFi

-podatkovni centar

(Monitoring Software)

Zahtjevi za monitoring

Kada znamo sve zahtjeve i

okolnosti na području

monitoringa, možemo

izraditi plan pozicioniranja

potrebnih senzora na

pojedinim dijelovima te

počinjemo s izradom

sheme monitoringa

Shema monitoringa/plan

Oprema za monitoring

-meteo-senzori

-tahimetri

-senzori nagiba

-jedno/dvo-frekvencijski

GPS/GNSS prijemnici

-GeoMos

-Spider

-GNSS QC

GNSS uređaj

Treba biti visoke točnosti, te

da ima:

20Hz praćenje

Praćenje satelita u teškim

uvjetima

Malu potrošnju energije

Fazno i kodno mjerenje

Otpornost na multipath

vodootpornost

Rezultati

Automatski monitoring

Kako se prati kamenolom u Sloveniji?

Iskop kamenja

Mogućnost klizanja

terena

Stavljanje GPS uređaja

Bazna stanica GRS1 i tri

monitoring točke

GMX1,2,3

Problemi! Zašto se izvodi monitoring?

- Teren na Krasu ima puno

pukotina kroz koje pronica

voda

- U podzemlju ima puno jama

- Preko zime dođe do

smrzavanja vode u

pukotinama... Erozija

- Mogućnost klizanja terena

zbog pukotina

Oprema za monitoring

Oprema

Stanica za

monitoring GMX

Nivel 210

WiFi antena

Wireless server

12V napajanje

Shema uređaja

Djelovanje sistema

GNSS Spider

Pokazuje nam

djelovanje svih

stanica

Odmah dobijemo

bazne vektore

Položaj satelita

Stanje komunikacije

Koordinate

monitoring točaka

GNSS uređaj

GNSS Spider

Položaj satelita

Jakost signala

Komunikacija

Prekidi, kašnjenja,

manjkajući

podatci

Programska oprema

Komunikacija

između senzora i

Nivel opreme

Praćenje

zapažanja

Obrada i

pohrana

podataka

Alarmiranje u

slučaju klizanja

distribucija

Distribucija podataka

Primjer Rebernice

41 GNSS točki

19 zidova

8 vijadukata

8 tunela

cca. 1000 detaljnih točaka

Metode

GNSS – 24h statika s post

procesiranjem

Tahimetrija: 5 girusa oba

kružna položaja

Niveliranje: u oba

smjera

Oprema

GNSS: Topcon HyperPro,

Topcon Legacy, Topcon CR3,

Topcon Hiper V

Tahimetrija: Nikon DTM

700/800, Leica TS50, Trimble

S6

Niveliranje: Carl Zeiss DiNi 21,

Leica Sprinter

Klasična geodetska mjerenja

Preko 1000 točki na

konstrukcijama, tunelima,

zidovima, stijenama,…

dobra logistika

sheme/nacrti

Obrada sa Leica GeoOffice 8

i Columbus 4

Klasična geodetska mjerenja

Na svim objektima ima repera i nastavka za

prizme i za GNSS antene

Klasična geodtska mjerenja izvode se sa

robotiziranim stanicama (više girusa)

Po cijeloj trasi izgradili smo mjerne stubove

(oko 50 kom) i svi su međusobno vidljivi –

kontrola poligona

Na svakom vijaduktu/mostu pratijo se

pomaci i na stubovima kod temelja i na vrhu

te na samoj konstrukciji – ima dvije ločene

konstrukcije - svaka vozna traka ima svoje

temelje

Primer: most sa 3 polja ima oko 40 mjernih

točki (najduži ima 24 polja)

Svaki objekt ima svoju mrežu i svaku točku

mjerimo sa dva ili tri stajališta

Problem: zarastao teren (trebamo 10 dana

da očistimo trasu)

Niveliramo sve vijadukte sa obe strane u oba pravca

Reperi su na sredini polja i iznad stubova

Najduži vijadukt ima 800 metara

Problem je zatvaranje autoputa – zatvara se pola trake

Tako mjerimo sub/ned kada nema kamijona

Nemoguće je dobiti 0,1mm!!!

vjetar

Klasična geodetska mjerenja - niveliranje

Na trasi ima 8 tunela

Mjerne točke su zbog

vlage uništene –

problem promjena zbog

prometa

Za vrijeme mjerenja

zatvorena polovina

tunela – vibracije i hrup!!

Puno prometnih nesreća

zbog prevelike brzine

kamiona

Kad smo završili mjerenja

u tunelu došlo je do...

Klasična geodetska mjerenja - tuneli

https://www.youtube.com/watch?v=HGa4EZNIai4

Posljedice klizanja terena

Hvala!