Организация наблюдений за горизонтальными смещениями объектов намного сложнее, чем при наблюдении за вертикальными перемещениями. Чаще всего используют линейно-угловой, створный и стереофотограмметрический способы, прямые и обратные отвесы.
Стереофотограмметрический способ подобен рассмотренному способу при наблюдении за вертикальными смещениями.
Линейно-угловые построения используются для определения смещений по двум координатам (рис. 14.1): микролокальные сети триангуляции и трилатерации, комбинированные сети, сети полигонометрии, угловые и линейные засечки и др. Использование тех или иных сетей и способов определяется условиями измерений, характеристикой объекта и его сложностью, а также заданной точностью измерений. На рис. 14.1а показана схема линейно-угловых построений для регистрации оползневых процессов на карьере с некоторых базисов. При этом следует иметь в виду, что базисы сами могут смещаться, в связи с чем они должны входить в систему построений, опирающуюся на неподвижные исходные пункты. На рис. 14.1б показана схема микротриангуляции, в которой измеряют дополнительно расстояния, либо схема микротрилатерации, в которой дополнительно измеряют углы. При небольших расстояниях между наблюдаемыми объектами обычно используют метод микротриангуляции.
В сетях микротриангуляции и полигонометрических ходах горизонтальные углы измеряют с точностью 0,5″ – 2,0″, расстояния – с относительной погрешностью менее 1:20000. Полигонометрические ходы должны опираться на неподвижные точки с известными координатами. Если имеется возможность выполнения азимутальной привязки, то ее выполняют. Азимутальная привязка обеспечивает надежный контроль измерений, а также позволяет повысить точность исходных построений.
Рис. 14.1. Линейно-угловые построения
Створные наблюдения используют при определении горизонтальных смещений точек профильной линии склона, или горизонтальных смещений объектов, имеющих прямолинейную форму. Смещения в этом случае определяют только по одному направлению, перпендикулярному линии створа.
Разность значений текущего и исходного положения точки сооружения называют нестворностью. Нестворность может быть определена как по отношению к начальному (исходному) циклу наблюдений, так и при сравнении положения точки в двух любых циклах.
Створную линию задают либо стальной струной, концы которой закрепляют на неподвижных опорных реперах, либо оптическим способом, используя в качестве линии створа визирную ось зрительной трубы теодолита, нивелира и др. При оптическом задании створа прибор центрируют над неподвижным опорным репером, а на другом конце линии, также над опорным репером, центрируют визирную марку (цель).
Чаще всего при измерениях используют способы подвижной марки и малых углов.
Рис. 14.2. Створные способы а) способ подвижной марки; б) способ малых углов
Способ подвижной марки сравнительно легко реализуется струнным или оптическим методом. В исходной точке А (рис. 14.2 а) центрируют прибор (теодолит, нивелир и др.), имеющий зрительную трубу большого увеличения (более 30Х), и визируют им на точку В другого конца створа. В исследуемой точках 1 и 2 устанавливают подвижную марку с горизонтальным отсчетным устройством (шкалой). В разных циклах наблюдений исследуемая точка будет смещаться относительно неподвижной линии створа, в результате чего по шкале марки будут наблюдаться отсчеты, разность которых в сопоставляемых циклах наблюдений определит величину нестворности.
Малые углы α (рис. 14.2 б) характеризуют положение исследуемой точки относительно линии створа. Зная величину угла и расстояние от прибора до наблюдаемой точки, можно вычислить значение ƒ, определяющее отклонение точки от створа:
f = Stg α, (14.1)
или для малых углов –
f= SαРАД, (14.2)
где αРАД – значение малого угла в радианах.
В этом случае горизонтальное перемещение Г точки в разных циклах 1 и 2 определится по формуле:
Г = Sα = S(α2 − α1 ), (14.3)
В зависимости от длины створной линии, условий измерений и др. наблюдения за горизонтальными смещениями выполняют по различным схемам: общего, частного и последовательного створов (рис. 14.3).
Рис. 14.3. Схемы определения нестворности точек а) общий створ; б) частные створы; в) последовательные створы
В схеме общего створа нестворности всех точек определяют относительно одной исходной линии АВ. В схемах частных створов может использоваться следующая программа измерений: нестворность точки 1 определяется относительно створа А—2, точки 2 – относительно створа 1-3, точки 3 – относительно створа 2-4, точки n – относительно створа (n – 1) –В. В схеме последовательных створов нестворность точек 1 и 3, например, определяется относительно створа АВ, а точки 2 – уже от створа 1—В, далее, точки 10 — от створа А-В, а точки 11 – относительно створа 10 – В.