Σχεδιασμός, Μεθοδολογία και Λογισμικό Παρακολούθησης Συγκλίσεων Σηράγγων με Μεθόδους Τεχνικής Γεωδαισίας

Transcript

1 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o 3 Σχεδιασμός, Μεθοδολογία και Λογισμικό Παρακολούθησης Συγκλίσεων Σηράγγων με Μεθόδους Τεχνικής Γεωδαισίας Κ. ΛΑΚΑΚΗΣ Σ. Π. ΧΑΛΙΜΟΥΡΔΑΣ Π. ΣΑΒΒΑΪΔΗΣ Λέκτορας Α.Π.Θ. Υπ. Διδάκτωρ Α.Π.Θ. Καθηγητής Α.Π.Θ. Περίληψη Στην εργασία αυτή περιγράφεται ένα ολοκληρωμένο σύστημα σχεδιασμός, μεθοδολογία και λογισμικό εφαρμογής παρακολούθησης των συγκλίσεων σε σήραγγες, το οποίο με κάποιες μικρές τροποποιήσεις μπορεί να αναφέρεται σε όλη τη γεωμετρία της κατασκευής. Επιχειρείται να παρουσιαστεί ένα σύνολο οδηγιών και διαδικασιών για την αξιόπιστη παρακολούθηση των σημαντικών, για την «υγεία» της κατασκευής, συγκλίσεων. Επιπροσθέτως και λόγω της εφαρμοσμένης ενασχόλησης σε διάφορες περιπτώσεις σηράγγων της «Εγνατίας Οδός Α.Ε.» παρουσιάζεται σε εισαγωγικό στάδιο το νέο λογισμικό πακέτο Tuel-Eye. Το λογισμικό αυτό επιχειρεί να δώσει αξιόπιστη, αυτοματοποιημένη και φιλική στο χρήστη απάντηση στις καθημερινές ανάγκες για την παρακολούθηση της γεωμετρικής συμπεριφοράς της σήραγγας κυρίως στη φάση της κατασκευής. Σε πολλές περιπτώσεις, λόγω της ασάφειας των γεωλογικών συνθηκών, η γεωμηχανική (γεωμετρική-τοπογραφική και γεωτεχνική γενικότερα παρακολούθηση τείνει να γίνει οδηγός περισσότερο και από τη μελέτη της σήραγγας - για όλο τον κύκλο εργασιών κατασκευής του έργου, ενός είδους έργου ιδιαίτερα υψηλού κόστους και ρίσκου.. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το Εργαστήριο Γεωδαισίας και Γεωματικής του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Α.Π.Θ. και το προσωπικό του μέσα από την πολυετή ενασχόλησή του με την παρακολούθηση παραμορφώσεων των κατασκευών, πρανών ή κατολισθήσεων επιχειρεί να παρουσιάσει στην εργασία αυτή μια ολοκληρωμένη πρόταση για την παρακολούθηση της ανά διατομή ακτινικής μεταβολής της γεωμετρίας (συγκλίσεις σηράγγων κυρίως στη φάση της κατασκευής τους. Η βασική θεώρηση της εργασίας είναι η ολοκληρωμένη αντιμετώπιση του προβλήματος, ξεκινώντας από το σχεδιασμό των Δικτύων Παρακο-λούθησης και Ελέγχου και καταλήγοντας στο Λογισμικό επεξεργασίας και διαχείρισης των δεδομένων και αποτελεσμάτων. Στόχος είναι η περιγραφή μιας εφαρμοσμένης και πρωτότυπης (βελτιωμένης μεθοδο-λογίας για την παραγωγή επεξεργασμένης γεωμετρικής πληροφορίας προερχόμενης από γεωδαιτικά δεδομένα, την οποία θα χρησιμοποιήσουν, στη συνέχεια, γεωτεχνικοί και δομοστατικοί Υποβλήθηκε: Έγινε δεκτή: μηχανικοί με στόχο την αντιμετώπιση προβλημάτων «στήριξης μιας σήραγγας». Το εξαγόμενο της όλης μεθοδολογίας είναι οι ακτινικά μεταβαλλόμενες ως προς το κέντρο βάρους της κατασκευασμένης διατομής της σήραγγας γεωμετρικές διαφορές (από μέτρηση σε μέτρηση, οι οποίες ως γνωστόν ονομάζονται συγκλίσεις. Για να ικανοποιηθεί ο στόχος της μεθοδολογίας που περιλαμβάνει και τον όρο εφαρμοσμένη, έγινε μια προσπάθεια να έχουμε μια σχετικά «εύκολα» εφαρμόσιμη μεθοδολογία, η οποία όμως να μην περιέχει καμία έκπτωση ως προς την ακρίβεια και αξιοπιστία του αποτελέσματος (σχετική από μέτρηση σε μέτρηση - ακρίβεια προσδιορισμού του μεγέθους των συγκλίσεων. Έτσι, έγιναν κάποιες παραδοχές και ελήφθησαν υπόψη κατασκευαστικές πρακτικές. Λαμβάνοντας υπόψη την αύξηση στην κατασκευή υπογείων έργων που παρατηρείται παγκοσμίως, έχουν αναπτυχθεί για την κάλυψη του θέματος διάφορες τεχνικές, οι οποίες βασίζονται στις ίδιες γνωστές μεθόδους τρισδιάστατης συνόρθωσης για μετρήσεις με GPS, δισδιάστατης για τις κλασικές μετρήσεις με γεωδαιτικό σταθμό και μονοδιάστατης για την υψομετρία. Η διαφοροποίηση που συνήθως παρατηρείται είναι εάν στις μετρήσεις στο εσωτερικό της σήραγγας υλοποιείται κλειστή εξαρτημένη όδευση συνορθούμενη ή όχι ή χρησιμοποιείται η μέθοδος του ελεύθερου σταθμού. Η μέθοδος του ελεύθερου σταθμού (free stato καθιερώθηκε παγκοσμίως και στο πλαίσιο της μεθόδου ΝΑΤΜ (ew Austra Tuelg Method [] και θα πρέπει να αναφέρουμε ότι κερδίζει συνεχώς έδαφος και στα ελληνικά έργα. Στην παρούσα εργασία προτείνεται, επίσης, μια προσπάθεια βελτίωσης των μεθόδων παρακολούθησης συγκλίσεων σηράγγων μέσα από τη βελτίωση της διαδικασίας ορισμού του κάθετου επιπέδου προβολής των ανά διατομή μετρήσεων, χρησιμοποιώντας ως άξονα του έργου όχι το θεωρητικό (της μελέτης που υλοποιείται στη χάραξη, αλλά αυτόν που κάθε φορά υπολογίζεται από τα κέντρα βάρους των μετρήσεων των διατομών, όπως αυτές έχουν διαμορφωθεί στη χρονική περίοδο των μετρήσεων. Τέλος, παρουσιά-

2 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o 3 ζεται σε εισαγωγικό επίπεδο το αντίστοιχο ολοκληρωμένο πακέτο λογισμικού Tuel-Eye, το οποίο έχει αναπτυχθεί από το Εργαστήριο Γεωδαισίας και Γεωματικής του Α.Π.Θ.. ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ x,y,h o : οι συντεταγμένες του σημείου Ρ στο τοπικό σύστημα αναφοράς δ : η οριζόντια διεύθυνση προς το σημείο θ : η σταθερά προσανατολισμού στο σημείο Ρ ω : η οριζόντια γωνία με κορυφή το σημείο Ρ, αριστερό σημείο και δεξιό ζ : η ζενίθια γωνία από το Ρ προς το S : η οριζόντια απόσταση Ρ, ρ : η κεκλιμένη απόσταση Ρ, b, b, b, b : οι παρατηρήσεις των αντιστοίχων μεγεθών Dr : οριζόντια μετατόπιση Dh : κατακόρυφη μετατόπιση 3. ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΛΕΓΧΟΥ Η αντιμετώπιση του προβλήματος της παρακολούθησης των συγκλίσεων στις σήραγγες αναφέρεται σε ένα τοπικό, κλειστό και ενιαίο χωρικό σύστημα που περιλαμβάνει και επιφανειακές και εσωτερικά της σήραγγας μετρήσεις. Το όλο σύστημα θα πρέπει να αποτελείται από το Τριγωνομετρικό Δίκτυο Ελέγχου, το Δίκτυο Ελέγχου Επιφανείας, τις στάσεις οργάνου (όδευσης ή ελεύθερου σταθμού εντός της σήραγγας και τα σημεία ελέγχου εντός της σήραγγας (μάρτυρες []. Σε όλες τις περιπτώσεις μιλούμε για τρισδιάστατο προσδιορισμό θέσης.. Τριγωνομετρικό Δίκτυο Ελέγχου (ΤΔΕ Το ΤΔΕ εγκαθίσταται σε σταθερό κατά το δυνατό γεωλογικά έδαφος και πρέπει να περιβάλει την περιοχή επίδρασης της κατασκευής της σήραγγας. Το μήκος κάθε βάσης δεν πρέπει να ξεπερνά τα 5 χιλιόμετρα και η διαφορά υψομέτρου θα πρέπει να είναι μικρότερη των 5 m. Η υλοποίησή του γίνεται με ειδικά βάθρα διπλών σωλήνων ύψους,3 -,5 m από το έδαφος, βάθους πάκτωσης τουλάχιστον, m και εξαναγκασμένης κέντρωσης. Μεταξύ των δύο σωλήνων του βάθρου, οι οποίοι είναι από σκυρόδεμα, τοποθετείται μονωτικό υλικό (π.χ. υαλοβάμβακας πλάτους 5- cm τουλάχιστον [].. Δίκτυο Ελέγχου Επιφανείας (ΔΕΕ Το ΔΕΕ εγκαθίσταται σε όλη την περιοχή επίδρασης της κατασκευής της σήραγγας και ο σχεδιασμός του έχει κάποια συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που είναι τα εξής: Τα σημεία του ΔΕΕ στην περιοχή πάνω από τη σήραγγα θα πρέπει να υλοποιούν διατομές τουλάχιστον 3 σημείων/κλάδο, ανά ένα χιλιόμετρο το μέγιστο. Το μεσαίο σημείο της κάθε τριάδας θα πρέπει να υλοποιεί επιφανειακά τον άξονα κάθε κλάδου της σήραγγας. Εφόσον κριθεί απαραίτητο, είναι δυνατό να δημιουργηθεί πυκνότερο επιφανειακό δίκτυο πάνω από τη σήραγγα για την παρακολούθηση τοπικών καθιζήσεων. Η υλοποίηση των σημείων του ΔΕΕ μπορεί να είναι η ίδια με αυτή του ΤΔΕ. Γενική απαίτηση είναι δύο από τα σημεία του ΔΕΕ να εγκαθίσταται σε περίοπτη θέση εμπρός της εισόδου και της εξόδου της σήραγγας, έχοντας οπτική επαφή με τουλάχιστον 6-7 σημεία των ΤΔΕ και ΔΕΕ. 3. Όδευση Στην περίπτωση που χρησιμοποιηθεί όδευση για την υλοποίηση και τον προσδιορισμό θέσης στάσεων οργάνου εσωτερικά της σήραγγας, τότε θα πρέπει κάθε κορυφή της να σημαίνεται σε απόσταση τουλάχιστον,5 m από τα πλάγια τοιχώματα αυτής λόγω των φαινομένων διάθλασης που παρατηρούνται εσωτερικά της σήραγγας. Οι κορυφές της όδευσης (στάσεις θα τοποθετούνται σε εγκιβωτισμένη στο δάπεδο βάση διαστάσεων τουλάχιστον,5 m Χ,5 m με εξαναγκασμένη κέντρωση, οπότε θα μπορούσαν να αποτελούν δίκτυο ελέγχου μικρομετακινήσεων του εδάφους. Επίσης, μπορούν να τοποθετούνται στα πλάγια ή άνω τοιχώματα της σήραγγας σε ειδικές μεταλλικές εγκαταστάσεις, οι οποίες έχουν τη δυνατότητα άνετης πρόσβασης και αντοχής στο βάρος (όπου χρειάζεται τουλάχιστον του παρατηρητή. 4. Μάρτυρες Οι μάρτυρες (στόχοι - κάτοπτρα τοποθετούνται σε διατομές στο εσωτερικό της σήραγγας ανά m τουλάχιστον και θα πρέπει να υπάρχουν πέντε ή περισσότεροι ανά διατομή. Σε κάθε διατομή η τοποθέτηση των μαρτύρων ακολουθεί συγκεκριμένη διάταξη, η οποία είναι δύο στην περιοχή της βάσης εκατέρωθεν, ένας μάρτυρας στην κορυφή της διατομής και οι υπόλοιποι δύο ενδιάμεσα. Σε περίπτωση που

3 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o 3 3 κριθεί απαραίτητο από την εξέλιξη του φαινομένου, τότε οι μάρτυρες θα μπορούσαν να γίνουν επτά ή και περισσότεροι και να τοποθετούνται συμμετρικά και με βάση τη γεωμετρική κατά μέσο παρεμβολή των ήδη εγκαταστημένων. 4. ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΚΑΙ ΑΚΡΙΒΕΙΑ ΤΩΝ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ Για κάθε υποσύστημα-δίκτυο μετρήσεων θα πρέπει να καταρτίζεται πρόγραμμα μετρήσεων, το οποίο ανά περίπτωση θα έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά [3]:. Η απαιτούμενη ακρίβεια των αποτελεσμάτων των μετρήσεων, καθώς και ο ρυθμός επαναμετρήσεων είναι συνάρτηση της φύσης του γεωλογικού φαινομένου που προκαλεί τις συγκλίσεις. Απαιτείται, λοιπόν, η συνεργασία με τη γεωλογική-γεωτεχνική ομάδα, που παρακολουθεί τη σήραγγα. Γενικά, πάντως, θα πρέπει να υπάρχει δυνατότητα για ακρίβεια προσδιορισμού σχετικής (ανά περίοδο μετρήσεων μεταβολής θέσης των μαρτύρων εσωτερικά της σήραγγας καλύτερη των +/- 3 mm και στις τρεις διαστάσεις.. Η ανάγκη κατάρτισης προγράμματος συνεχών επαναμετρήσεων και επιλύσεων των σημείων του ΔΕΕ είναι επιβεβλημένη. Το πρόγραμμα αυτό θα πρέπει να είναι το ίδιο με το πρόγραμμα που θα αφορά στις μετρήσεις μαρτύρων εσωτερικά της σήραγγας. Γενικά, θα πρέπει να υπάρχει δυνατότητα για ακρίβεια προσδιορισμού σχετικής (ανά περίοδο μετρήσεων μεταβολής θέσης των σημείων του ΔΕΕ τουλάχιστον +/- 3 mm και στις τρεις διαστάσεις. 3. Το ΤΔΕ πρέπει και αυτό να επαναμετράται με βάση πρόγραμμα που θα αφορά στις γεωλογικές δυναμικές ιδιότητες των θέσεων εγκατάστασης, Επειδή, όπως έχουμε προαναφέρει, το ΤΔΕ εγκαθίσταται σε σταθερό γεωλογικά χώρο, το πρόγραμμα ελέγχου του θα είναι ενδεικτικό και η επιλογή της αλλαγής κάποιου σημείου του θα πρέπει να αποφεύγεται. Είναι, λοιπόν, ιδιαίτερα σημαντική η αρχική επιλογή του χώρου εγκατάστασης των σημείων του ΤΔΕ. Όπως αναφέρθηκε, στη συγκεκριμένη εργασία περιγράφεται μια σχετικά «εύκολα» εφαρμόσιμη μεθοδολογία, η οποία όμως να μην περιέχει καμία έκπτωση ως προς την ακρίβεια και την αξιοπιστία του τελικού αποτελέσματος. Θα πρέπει, λοιπόν, να διευκρινιστεί ποιο είναι αυτό το αποτέλεσμα. Το τελικό αποτέλεσμα είναι οι, ανά περίοδο μετρήσεων, διαφορές συντεταγμένων των στόχων ανά διατομή εντός της σήραγγας. Η αντιμετώπιση της επίλυσης των ΤΔΕ και ΔΕΕ και της μετάδοσης των σφαλμάτων στα τελικά αποτελέσματα δεν είναι η κλασική αντιμετώπιση ελαχιστοποίησης του σφάλματος. Αυτό που προτείνεται είναι η επιλογή μιας μεθοδολογίας, η οποία θα χρησιμοποιεί σταθερά ίδια όργανα, παρατηρητές και τύπο μετρήσεων και επεξεργασίας, με στόχο την παραγωγή σταθερά του ίδιου μεγέθους σφάλματος στις ανά χρονική περίοδο μετρήσεων συντεταγμένες των μαρτύρων εντός της σήραγγας. Προφανώς, αναμένεται στα τελικά αποτελέσματα, τα οποία όπως προαναφέρθηκε είναι διαφορές συντεταγμένων, το σφάλμα αυτό να απαλείφεται. Αυτό, λοιπόν, που αναζητούμε είναι η διαχρονική ακρίβεια των μετρήσεων. Επιδιωκόμενο είναι να αποδειχθεί ότι από περίοδο μέτρησης σε οποιαδήποτε άλλη επαναληπτική περίοδο μετρήσεων το μέγεθος του σφάλματος (μέσο τετραγωνικό στις υπολογισμένες τρεις συντεταγμένες και για κάθε μάρτυρα εντός της σήραγγας παραμένει σταθερό, με διακύμανση στη σταθερότητά του +/- 3 mm. Με βάση την εμπειρία σχετικά με τη μεθοδολογία των μετρήσεων, έτσι όπως περιγράφεται στην έκτη παράγραφο του παρόντος, ισχύει ότι τα σημεία των ΤΔΕ και ΔΕΕ μπορούν να υπολογίζονται με ακρίβεια +/- -3 mm και η διαχρονική τους διακύμανση μπορεί να είναι +/- - mm. Επομένως, προτείνεται η διερεύνηση της σταθερότητας του συστήματος από το επόμενο στάδιο της διαδικασίας που είναι η μέθοδος του «ελεύθερου σταθμού» και η ταχυμετρία για τον τελικό υπολογισμό των συντεταγμένων των μαρτύρων εσωτερικά της σήραγγας. Ο νόμος μετάδοσης των σφαλμάτων στη γενική του μορφή για ένα μέγεθος S = f(l, l,, l δίδεται από τον παρακάτω τύπο [4]: m s = f f f ( m ( m... m l l l (4. Από την παραπάνω σχέση εξάγεται το συμπέρασμα ότι στην περίπτωση των έμμεσων ισοβαρών μετρήσεων μπορούμε ασφαλώς τέτοιες να θεωρήσουμε τις επαναλαμβανόμενες στο χρόνο με τα ίδια χαρακτηριστικά μετρήσεις - τα μεγέθη που λαμβάνονται υπόψη για τον υπολογισμό του μέσου τετραγωνικού σφάλματος ενός εμμέσως υπολογιζόμενου μεγέθους όπως οι τρεις συντεταγμένες των μαρτύρων εσωτερικά της σήραγγας είναι τα άμεσα μετρημένα μεγέθη, η μαθηματική σχέση και το μέσο τετραγωνικό σφάλμα της κάθε μέτρησης. Θεωρητικά, η όλη διαδικασία μπορεί να χωριστεί σε δύο ενότητες κατά τις οποίες, η πρώτη περιλαμβάνει τις μετρήσεις που αφορούν στα δίκτυα ΤΔΕ και ΔΕΕ με τη χρήση της δορυφορικής τεχνολογίας GPS και η δεύτερη περιλαμβάνει τη διαδικασία του «ελεύθερου σταθμού» για τον προσδιορισμό των συντεταγμένων των μαρτύρων ανά περίοδο μετρήσεων, χρησιμοποιώντας ως γνωστά σημεία (με γνωστές συντεταγμένες και πίνακα μεταβλητοτήτων - συμμεταβλητοτήτων τα σημεία των ΤΔΕ και ΔΕΕ, τα οποία αποτελούν τα αποτελέσματα της πρώτης ενότητας. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, προκύπτει μέσα από την εμπειρία ότι η ακρίβεια των αποτελεσμάτων της πρώτης ενότητας μπορεί να είναι +/- -3 mm με διαχρονική διακύμανση +/- - mm.. Στη δεύτερη ενότητα, στην οποία περιλαμβάνεται η χρήση γεωδαιτικού σταθμού υψηλής ακριβείας και κατάλληλοι στόχοι με εξαναγκασμένη κέντρωση, μπορεί να θεωρηθεί ασφαλής

4 4 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o 3 ο a-pror ισχυρισμός ότι η ακρίβεια, αλλά και η διαχρονική διακύμανση της διαδικασίας δε θα προσθέσει στην τελική διακύμανση της ακρίβειας των συντεταγμένων των μαρτύρων περισσότερο από - mm. Προτείνεται, λοιπόν, ο ισχυρισμός ότι η όλη διαδικασία μπορεί να αξιολογηθεί a-pror με μία ακρίβεια 3-4 mm και διαχρονική διακύμανση -3 mm., ποσότητα η οποία, όπως έχει αναφερθεί, κυρίως ενδιαφέρει σε μια επαναλαμβανόμενη στο χρόνο διαδικασία, όπως είναι η παρακολούθηση των συγκλίσεων. Θα πρέπει, φυσικά, να σημειωθεί ότι θεωρείται σχετικά σταθερό το περιβάλλον εργασίας εντός της σήραγγας, ότι τα παρατηρούμενα μεγέθη (γωνίες και αποστάσεις δε διαφέρουν σημαντικά ανά περίοδο μετρήσεων και ότι χρησιμοποιείται το ίδιο όργανο (βαθμονομημένο και ο ίδιος παρατηρητής. 5. ΟΡΓΑΝΑ - ΣΗΜΑΝΣΗ Τα όργανα μετρήσεων και η σήμανση των μαρτύρων προσδιορίζεται πάντα από τις ανάγκες ακριβείας προσδιορισμού θέσης και της σχετικής μεταβολής της. Συνεπώς, πρέπει τα όργανα να είναι υψηλής ακρίβειας και οι μάρτυρες (κάτοπτρα τέτοιοι, ώστε να είναι υψηλής ακρίβειας, ανθεκτικοί και με μόνιμη και εξαναγκασμένη κέντρωση. Τα όργανα και οι μάρτυρες που θα χρησιμοποιηθούν θα πρέπει να ικανοποιούν τις ακόλουθες απαιτήσεις [3, 4]:. Δέκτες GPS μιας ή δύο συχνοτήτων, τουλάχιστον οκτώ καναλιών.. Γεωδαιτικοί σταθμοί υψηλής ακρίβειας με γωνιακή ακρίβεια (δευτερολέπτου και ακρίβεια μέτρησης απόστασης +/- (mm +/- ppm στα 3 Κm περίπου υπό κανονικές συνθήκες. 3. Μάρτυρες με κάτοπτρα διπλής όψης, υψηλής ακρίβειας και οπτικής διακριτότητας, των οποίων η σήμανση πρέπει να είναι μόνιμη και η κέντρωση εξαναγκασμένη. Σημαντικό, επίσης, είναι να είναι ανθεκτικοί στις δύσκολες καταστάσεις εσωτερικά της σήραγγας, όπως π.χ. ανθεκτικοί σε χτυπήματα από διερχόμενα οχήματα ή προσωπικό. 6. ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ Οι βασικές μεθοδολογίες προσδιορισμού συντεταγμένων είναι οι κλασικές, με τη σημαντική διαφορά στον προσδιορισμό των συντεταγμένων σημείων στάσης εσωτερικά της σήραγγας, οι οποίες πρέπει και αυτές να είναι αποτέλεσμα συνόρθωσης. Η μεθοδολογία επίλυσης των δικτύων ΤΔΕ και ΔΕΕ που προτείνεται προβλέπει καταρχήν την τρισδιάστατη συνόρθωση ως ελεύθερου δικτύου συνολικά των σημείων των δύο δικτύων και τη χρήση τοπικού συστήματος αναφοράς παραγόμενου από τις μετασχηματισμένες ΕΓΣΑ87 συντεταγμένες σε WGS84 στις δύο διαστάσεις (x,y και χρήση στη τρίτη διάσταση z του γεωμετρικού υψομέτρου h προερχόμενου από το χωροσταθμικό δίκτυο της ΓΥΣ H και τον τύπο H = h (6.. Αυτό γίνεται, διότι το GPS μετρά γεωμετρικά υψόμετρα και θα επιτευχθεί χρησιμοποιώντας τουλάχιστον ένα τριγωνομετρικό σημείο της ΓΥΣ στο πλαίσιο του σχεδιασμού του ΤΔΕ. Η επίλυση αυτή θα χρησιμοποιηθεί ως μηδενική μέτρηση, ενώ για οποιαδήποτε σειρά μετρήσεων προτείνεται να επαναλαμβάνεται η ίδια διαδικασία και τα αποτελέσματα να μετασχηματίζονται με μετασχηματισμό ομοιότητας στο αρχικό σύστημα αναφοράς της μηδενικής μέτρησης. Ως τελικά αποτελέσματα των συνορθώσεων μπορούν να χρησιμοποιούνται οι συντεταγμένες x, y σε ΕΓΣΑ 87, αφού επαναμετασχηματιστούν από WGS84 και στη διάσταση z το H ΓΥΣ, με βάση τον τύπο (6.. Παράγουμε, λοιπόν, αποτελέσματα της ίδιας ακρίβειας με τα εισερχόμενα στην επεξεργασία δεδομένα που όρισαν καταρχήν το τοπικό σύστημα συντεταγμένων. Έτσι, έχουμε ένα κλειστό σύστημα, το οποίο με βάση εκτεταμένη πρακτική εμπειρία μπορεί να επιτύχει ακρίβεια στις τρεις συντεταγμένες x, y και H o, +/- -3 mm. και διακύμανση - mm. 6. Μέθοδος αναφορικά με το Τριγωνομετρικό Δίκτυο Ελέγχου και το Δίκτυο Ελέγχου Επιφανείας Κλασική τρισδιάστατη συνόρθωση ελεύθερου τριγωνομετρικού δικτύου. Συνήθως, χρησιμοποιείται και προτείνεται εδώ η τεχνολογία των δορυφορικών συστημάτων προσδιορισμού θέσης, όπως το GPS και η τεχνική του Στατικού Διαφορικού Προσδιορισμού Θέσης (statc DGPS. Η παραμονή του κάθε δέκτη σε κάθε σημείο πρέπει να είναι τουλάχιστον 6 λεπτών με περίοδο μέτρησης ανά 5 δευτερόλεπτα. 6. Μέθοδοι αναφορικά με τα σημεία στάσης εσωτερικά της σήραγγας Οι επικρατέστερες μέθοδοι για τον προσδιορισμό της τρισδιάστατης θέσης των σημείων στάσης του οργάνου (γεωδαιτικός σταθμός εσωτερικά της σήραγγας είναι η μέθοδος της κλειστής εξαρτημένης και προσανατολισμένης όδευσης και η μέθοδος του ελεύθερου σταθμού που προτείνεται στην παρούσα εργασία. 6.. Μέθοδος Ελεύθερου Σταθμού Η μέθοδος αυτή βασίζεται στη γνωστή μέθοδο της Πολλαπλής Οπισθοτομίας και έχει τα παρακάτω χαρακτηριστικά:

5 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o 3 5 Το άγνωστο σημείο είναι η στάση του οργάνου εσωτερικά της σήραγγας και τα γνωστά είναι κάθε φορά οι ήδη προσδιορισμένοι στις τρεις διαστάσεις μάρτυρες. Εξαίρεση αποτελεί η μέτρηση εισόδου στη σήραγγα, όπου ως οπισθοτομικά (γνωστά σημεία χρησιμοποιούνται τα σημεία των ΔΕΕ και ΤΔΕ. Κάθε σειρά μετρήσεων ξεκινά έξω από τη σήραγγα και με βάση τα σημεία των ΤΔΕ και ΔΕΕ. Επαναπροσδιορίζονται οι συντεταγμένες των μαρτύρων που έχουν ήδη σημανθεί και έτσι προχωρούμε στις επόμενες διατομές. Σε περιπτώσεις που βρισκόμαστε στη φάση της κατασκευής της σήραγγας και τμήμα της έχει ισορροπήσει και δεν παρατηρούνται μικρομετακινήσεις μπορούμε (με επιφύλαξη να ξεκινούμε τις μετρήσεις από τις διατομές που θεωρούνται σταθερές. Σκόπιμο είναι και στις περιπτώσεις αυτές, ανά διαστήματα να ελέγχουμε το «σταθερό» τμήμα με μετρήσεις που θα ξεκινούν από τα σημεία ΔΕΕ και ΤΔΕ. Πρέπει να περιλαμβάνει τρισδιάστατη συνόρθωση με βάση τις εξισώσεις παρατηρήσεων όπως περιγράφεται στο επόμενο κεφάλαιο και γι αυτό είναι απαραίτητη η σκόπευση σε 6-7 τουλάχιστον γνωστά σημεία, εφόσον μιλούμε για τρισδιάστατο προσδιορισμό θέσης. 7. ΣΥΝΟΡΘΩΣΗ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗΣ ΟΠΙΣΘΟΤΟΜΙΑΣ Το πρόβλημα της πολλαπλής οπισθοτομίας διατυπώνεται ως εξής: από ένα σημείο P (το οπισθοτομικό σημείο έγιναν παρατηρήσεις (διευθύνσεων, οριζοντίων γωνιών, ζενίθιων γωνιών ή και πλευρών προς m σημεία με γνωστές συντεταγμένες (όπου m>3. Ζητούνται οι συντεταγμένες (x,y,z του σημείου P. Επειδή οι παρατηρήσεις είναι πάντοτε περισσότερες από τον αριθμό των αγνώστων (τις συντεταγμένες x,y,z του σημείου P και τη σταθερά προσανατολισμού θ της σειράς διευθύνσεων, αν μετρήθηκαν διευθύνσεις θα λύσουμε το παραπάνω πρόβλημα με την εφαρμογή της μεθόδου των ελαχίστων τετραγώνων και ειδικότερα, με τη μέθοδο των εξισώσεων παρατηρήσεων [5],[6]. Οι μορφές παρατήρησης που μπορούν να γίνουν από το οπισθοτομικό σημείο P προς τα γνωστά σημεία, συνδέονται με τις συντεταγμένες x, y, z με τη βοήθεια των σχέσεων: =arcta =arcta x x y y x x y y - (7. - arcta y y S = x x y y (7. x x (7.3 = y y z z x x (7.4 =arcta x x y y z z (7.5 όπου δ, S, ρ και ζ είναι η διεύθυνση, η οριζόντια απόσταση, η κεκλιμένη απόσταση και η ζενίθια γωνία αντιστοίχως από το σημείο Ρ προς το σημείο Ρ και ω είναι η γωνία με κορυφή το σημείο Ρ και ανάμεσα στο αριστερό σημείο Ρ και στο δεξιό σημείο Ρ. Η εξίσωση παρατήρησης, για την παρατήρηση y, έχει τη μορφή : b =a *x + a *y + a 3 *y + v (7.6 αν η παρατήρηση είναι διεύθυνση, ή αλλιώς: b =a *x + a *y + a 3 *y + v (7.7 όπου δx = x x, δy = y y είναι οι διορθώσεις των προσεγγιστικών συντεταγμένων, δθ = θ θ είναι η διόρθωση της προσεγγιστικής σταθεράς προσανατολισμού, v είναι το σφάλμα της παρατήρησης και η ανηγμένη παρατήρηση b, καθώς και οι συντελεστές a, a, a 3 για κάθε μορφή παρατήρησης είναι:. Παρατήρηση διεύθυνσης b = b - (arcta x x - (7.8 y y a = - a = y y ( S x x ( S. Παρατήρηση οριζόντιας γωνίας x b = b - (arcta x y y a = a = y y ( S ( S x x - - y y ( S ( S x x 3. Παρατήρηση ζενίθειας γωνίας x - arcta y x x y y b = b - arcta a = - a = - ( x ( y x ( y ( z z *( z z * S *( z z * S x y (7.9 (7. (7. (7. (7.3 (7.4 (7.5 (7.6

6 6 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o 3 a 3 = S ( 4. Παρατήρηση κεκλιμένης απόστασης x b = b - x = - x a a y y = - a z 3 = - z (7.7 x y y z z (7.8 (7.9 (7. (7. Το σύστημα των κανονικών εξισώσεων, αναλυτικά γράφεται: xx xy xz x x u x xy yy yz y y u y = (7. xz yz zz z z u z x y z u Όπου η άγνωστη διόρθωση 3 εμφανίζεται μόνο στην περίπτωση που γίνουν παρατηρήσεις διευθύνσεων xx = yy = x x a a = - = u x = u = - a a b b, xy =, yz = a a a a 3, y = -, u y = a a b, xz =, zz =, x, u z = a a 3 a 3 = - a 3 a b 3, d είναι ο αριθμός των διευθύνσεων που παρατηρήθηκαν και σ είναι το μέσο τετραγωνικό σφάλμα της παρατήρησης y. 8. ΚΕΝΤΡΟ ΒΑΡΟΥΣ ΔΙΑΤΟΜΩΝ (7.3, Τα γεωτεχνικά και δομοστατικά μέτρα αντιμετώπισης προβλημάτων «στήριξης» μιας σήραγγας στη φάση κατασκευής της και με βάση τη μέθοδο ATM (ew Austra Tuelg Method αντιμετωπίζονται ανά κατασκευασμένη διατομή. Είναι βασικό να αναφέρουμε ότι οι ποσότητες που χρησιμοποιούνται στην πράξη ως μεγέθη που περιγράφουν το φαινόμενο των συγκλίσεων στους επιστήμονες που θα μελετήσουν τα μέτρα αντιμετώπισης είναι οι προβολές της τρισδιάστατης σύγκλισης που είναι οι διαχρονικές διαφορές των συντεταγμένων των μαρτύρων - στο κάθετο επίπεδο της διατομής της κατασκευασμένης σήραγγας. Σημαντικό λοιπόν στοιχείο σε ό,τι αφορά στον ακριβή προσδιορισμό των προβολών των συγκλίσεων είναι να ορίζεται με την καλύτερη δυνατή ακρίβεια το κάθετο επίπεδο προβολής στη συγκεκριμένη Χ.Θ. της ήδη ως εκεί κατασκευασμένης σήραγγας. Χαρακτηριστικό αυτού του συστήματος προβολής είναι ότι θα πρέπει να ορίζεται ως κάθετο επίπεδο επί του άξονα της υφιστάμενης σήραγγας και με σημείο αναφοράς (, επί αυτού. Στην εργασία αυτή και κατά συνέπεια στο λογισμικό πακέτο Tuel-Eye επιχειρείται μια βελτιωμένη προσέγγιση αυτού του ζητήματος. Για τον ορισμό του συστήματος αναφοράς ανά διατομή δε λαμβάνεται υπόψη ο θεωρητικός άξονας της σήραγγας (άξονας της μελέτης, αλλά με βάση τα στοιχεία δύο μετρημένων διαδοχικών διατομών υπολογίζονται τα αντίστοιχα κέντρα βάρη τους, από τα οποία προκύπτει ο άξονας της σήραγγας (πραγματικός. Είναι προφανές ότι με αυτό τον τρόπο προκύπτει σαν άξονας μια τεθλασμένη γραμμή (από διατομή σε διατομή. Αναλυτικά, η διαδικασία που ακολουθείται για την εύρεση των οριζόντιων και των κατακόρυφων μετακινήσεων ανά διατομή είναι η εξής: Λαμβάνοντας υπόψη την μέτρηση των σημείων παρακολούθησης (συνήθως πέντε μιας διατομής Α, υπολογίζονται οι συντεταγμένες του κέντρου βάρους της (ΚΒ_Α. Ομοίως, προσδιορίζονται και οι συνταγμένες του κέντρου βάρους (ΚΒ_Β της αμέσως επόμενης μετρηθείσας διατομής Β καθώς και των υπολοίπων διατομών (Γ, Δ κλπ. Από τις συντεταγμένες των δύο διαδοχικών σημείων (π.χ. ΚΒ_Α, ΚΒ_Β υπολογίζεται το αζιμούθιο (Az_Α του πραγματικού άξονα της σήραγγας της πλευράς ΑΒ. Το ίδιο γίνεται και για τις επόμενες διατομές προσδιορίζοντας πάντα το κάθε αζιμούθιο της κάθε πλευράς του άξονα με βάση την επόμενη διατομή. Τα αζιμούθια αυτά επανυπολογίζονται σε κάθε σειρά μετρήσεων. Έτσι, για κάθε πλευρά του άξονα της σήραγγας έχουμε τόσα αζιμούθια, όσες και οι σειρές των μετρήσεων. Με βάση τα παραπάνω ορίζεται το τοπικό δισδιάστατο σύστημα της διατομής που εξετάζουμε ως κάθετο στην αρχή της πλευράς του άξονα. Η οριζόντια μετατόπιση Dr καθενός σημείου παρακολούθησης (σχ. θα δίνεται από τον τύπο: Dr = Dx * cos(az Dy * s(az (8. Όπου Dx και Dy είναι οι διαφορές των συντεταγμένων x, y αντίστοιχα μεταξύ της σειράς μετρήσεων και της μηδε-

7 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o 3 7 νικής μέτρησης, όποια και αν θεωρούμε ότι είναι αυτή. Επίσης, Az είναι το αζιμούθιο του τμήματος εκείνου του άξονα της σήραγγας που έχει υπολογισθεί από τις συντεταγμένες της μηδενικής μέτρησης. Η κατακόρυφη μετατόπιση Dh στο σύστημα της διατομής (σχ. θα δίνεται ως η απλή διαφορά των συντεταγμένων z στις δύο περιόδους μέτρησης. Αν και φαίνεται παράδοξο γεωδαιτικά, δεχόμαστε να έχουμε ανά σειρά μετρήσεων διαφορετικό αζιμούθιο του άξονα της κατασκευασμένης σήραγγας και επομένως διαφορετικό κάθετο επίπεδο προβολής των συγκλίσεων. Αυτό συμβαίνει γιατί είναι σαφές ότι οι συγκλίσεις είναι ακτινικό μέγεθος με διεύθυνση κάθετη ως προς τον άξονα κατασκευής και εφαπτόμενο στο επίπεδο της διατομής, ακόμη και αν αυτό αλλάζει ανά σειρά μετρήσεων, διότι ως τέτοιες θα αντιμετωπιστούν. Φυσικά, θα μπορούσαμε να συμπληρώσουμε ότι ανάγοντας (μετασχηματισμός ομοιότητας κάθε φορά το νέο επίπεδο προβολής στο μηδενικό θα μπορούσαμε να εξάγουμε και άλλου είδους παραμόρφωση της σήραγγας, η οποία όμως δεν είναι σύγκλιση, είναι προβαλλόμενη στο επίπεδο τρισδιάστατη ολική παραμόρφωση. Με απλά λόγια, οι συγκλίσεις που προκύπτουν προέρχονται από τις διαφορές των προβαλλόμενων στο επίπεδο της διατομής συντεταγμένων των στόχων της κάθε διατομής, αδιαφορώντας για την καταμήκος του άξονα μετακίνηση, διότι αυτό δεν ονομάζεται σύγκλιση. αποτύπωσης, διαχρονική σύγκριση των αποτελεσμάτων (συντεταγμένες σημείων διατομών και γραφικές παραστάσεις των διαφορών των συντεταγμένων. Ένα σημαντικό μέρος του πακέτου καλύπτει η δυνατότητα της γραφικής απεικόνισης όλων των αποτελεσμάτων, ώστε αυτά να είναι άμεσα κατανοητά από το χρήστη [8]. Επίσης, παρέχει τη δυνατότητα παραγωγής αρχείων ταχυμετρικών σημείων σε μορφή DXF, ώστε να επιτυγχάνεται η περαιτέρω σχεδίαση με τη βοήθεια οποιουδήποτε γνωστού προγράμματος CAD. Το Tuel-Eye είναι μία ολοκληρωμένη εφαρμογή με διαχείριση αρχείων, εκτέλεση υπολογισμών, χρήση γραφικών και φιλική επικοινωνία με το χρήστη. 9. Περιγραφή του προγράμματος Η κύρια φόρμα του προγράμματος φαίνεται παρακάτω (σχ., μέσα από την οποία ο χρήστης μπορεί να επιλέξει το πρόβλημα που θέλει να επιλύσει ή την υπολογιστική διαδικασία που θέλει να εκτελέσει Dr (+ Dh (- Dh (- Dr (+ Σχ.. Τυπική διατομή σήραγγας 9. ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ 9. Εισαγωγή Το λογισμικό πακέτο Tuel-Eye λειτουργεί σε περιβάλλον Wdows. Το πρόγραμμα έχει τη δυνατότητα συνόρθωσης οριζοντιογραφικών τοπογραφικών δικτύων (x,y, κατακορύφων δικτύων (z καθώς και συνόρθωσης δικτύων ταυτόχρονα και στις τρεις διαστάσεις (x,y,z (τρισδιάστατα δίκτυα [5, 7]. Επίσης, επίλυσης του προβλήματος του Free Stato, όπως αυτό αναλύθηκε παραπάνω, δηλαδή υπάρχει η δυνατότητα επίλυσης τρισδιάστατης πολλαπλής οπισθοτομίας (συνόρθωση και επίλυσης της ταχυμετρικής Σχ.. Η κύρια φόρμα εισόδου στο πρόγραμμα Η επιλογή γίνεται με το mouse από το αντίστοιχο εικονίδιο. Με την ολοκλήρωση της επιλογής ενεργοποιείται το κατάλληλο υποπρόγραμμα και ανοίγουν κατά περίπτωση οι φόρμες εισαγωγής στοιχείων. Τα στοιχεία που δίδονται μπορούν να πληκτρολογηθούν ή και να εισαχθούν από κάποιο αρχείο που ήδη υπάρχει. Η επιλογή των ονομάτων των αρχείων γίνεται από τις γνωστές και κοινές για τα προγράμματα σε περιβάλλον Wdows φόρμες επιλογής drve, drectory και αρχείου. Μετά την εισαγωγή των απαραίτητων δεδομένων εκτελούνται οι αντίστοιχοι υπολογισμοί και σε νέο παράθυρο σημειώνονται τα αποτελέσματα τόσο σε αναλυτική μορφή, όσο και με τη σχεδίαση γραφικού που δείχνει άμεσα τη γεωμετρία της λύσης στο χρήστη. Στη συνέχεια, υπάρχει δυνατότητα εκτύπωσης των αποτελεσμάτων ή/και της αποθήκευσης αυτών σε αρχείο με την εισαγωγή του path και του επιθυμητού ονόματος.

8 8 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o Παραδείγματα Εφαρμογών 9.3. Επίλυση Free Stato Ακολουθώντας την επιλογή «ΕΠΙΛΥΣΗ FREE STA- TIO» μεταφερόμαστε στη φόρμα του υποπρογράμματος FREE STATIO που φαίνεται παρακάτω (σχ. 3. Μετά την εισαγωγή των απαραίτητων δεδομένων εκτελούνται οι αντίστοιχοι υπολογισμοί και σε νέο παράθυρο σημειώνονται τα αποτελέσματα τόσο σε αναλυτική μορφή, όσο και με τη σχεδίαση γραφικού που δείχνει άμεσα τη γεωμετρία της λύσης στο χρήστη. Από την επιλογή «ΓΡΑΦΙΚΑ» του βασικού μενού μεταφερόμαστε στη φόρμα του σχήματος 5. Εδώ υπάρχει η δυνατότητα σύγκρισης μετρήσεων της ίδιας διατομής σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Δημιουργείται ένα αρχείο ανά διατομή. Ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να επιλέξει ποιο σετ συντεταγμένων θα είναι η «μηδενική μέτρηση», δηλαδή η διατομή αναφοράς και ποιο σετ θα είναι εκείνο που θα συγκριθεί με αυτήν. Μέσα από τα αντίστοιχα πλήκτρα επιλογών σχεδιάζεται η κάθε διατομή χωριστά ή μαζί με τη διατομή σύγκρισης, εμφανίζεται ο πίνακας των διαφορών των συντεταγμένων του κάθε σημείου Dx, Dy, Dz, υπολογίζεται και σχεδιάζεται το κέντρο βάρους της κάθε διατομής και, τέλος, σχεδιάζονται οι γραφικές παραστάσεις διαφορών με το χρόνο. Σχ 3. Επίλυση Οπισθοτομίας Στην πρώτη καρτέλα με όνομα «ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΟΠΙΣΘΟ- ΤΟΜΙΑΣ» γίνεται η επίλυση τρισδιάστατης πολλαπλής οπισθοτομίας λαμβάνοντας ως δεδομένα τις συντεταγμένες των γνωστών σημείων και τις μετρήσεις προς αυτά, δηλαδή τις οριζόντιες διευθύνσεις, τις αποστάσεις στο χώρο και τις ζενίθιες γωνίες. Τα στοιχεία που ζητούνται μπορούν να πληκτρολογηθούν και, μετά το πέρας της εισαγωγής τους, να γίνει αποθήκευση αυτών σε αρχείο ή και να εισαχθούν από κάποιο αρχείο που ήδη υπάρχει. Στη συνέχεια, μέσα από τη δεύτερη καρτέλα «ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΤΑΧΥΜΕΤΡΙΑΣ» εισάγουμε τα απαραίτητα στοιχεία για την επίλυση της ταχυμετρίας και τον προσδιορισμό των συντεταγμένων των σημείων των διατομών (σχ. 4. Σχ.5 Γραφική παράσταση αποτελεσμάτων Επίλυση Δικτύων Ακολουθώντας την επιλογή «ΕΠΙΛΥΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ» μεταφερόμαστε στη φόρμα του υποπρογράμματος ETS που φαίνεται παρακάτω (σχ.6, μέσα από την οποία είναι δυνατή η επίλυση οριζοντιογραφικών και χωροσταθμικών τοπογραφικών δικτύων. Σχ. 4 Επίλυση ταχυμετρίας Σχ.6 Επίλυση Δικτύων

9 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o 3 9. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ Τα σημαντικότερα συμπεράσματα - προτάσεις που προκύπτουν μέσα από την εργασία αυτή, η οποία κυρίως αναφέρεται σε σήραγγες υπό κατασκευή, μπορούν να συνοψισθούν στα παρακάτω: Γίνεται μια ολοκληρωμένη αντιμετώπιση του προβλήματος παρακολούθησης των συγκλίσεων των σηράγγων, ξεκινώντας από το σχεδιασμό των Δικτύων Παρακολούθησης και καταλήγοντας στο Λογισμικό πακέτο Tuel- Eye. Το λογισμικό πακέτο μας δίνει τη δυνατότητα επίλυσης όλων των προβλημάτων που προκύπτουν κατά την παρακολούθηση της σήραγγας (συνόρθωση δικτύων και επίλυση της μεθόδου Free Stato. Επίσης, είναι δυνατή η άμεση επίλυση και εμφάνιση των αποτελεσμάτων που επιθυμεί ο χρήστης, η οποία είναι πολύ χρήσιμη σε άλλες ειδικότητες εμπλεκομένων για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων. Για την πλέον αξιόπιστη διαχρονική μελέτη των συγκλίσεων στις διατομές μιας σήραγγας προτείνεται η χρήση του άξονα που προκύπτει κεντροβαρικά από τις μετρήσεις των κατασκευασμένων (έως εκεί και όπως διατομών αυτής. Με βάση την εμπειρία που υπάρχει στην κατασκευή των σηράγγων, κυρίως συγκοινωνιακών έργων, μπορούμε να πούμε ότι συνήθως δεν χρησιμοποιείται ο άξονας αυτός ως βασικό στοιχείο του επιπέδου προβολής των μετρηθέντων συγκλίσεων, με αποτέλεσμα σημαντικά ή λιγότερο σημαντικά σφάλματα στα μέτρα αντιμετώπισης για τη στήριξη της σήραγγας, ή κάποιων διατομών της. Προτείνεται η συστηματική αντιμετώπιση της ολοκληρωμένης διαδικασίας τρισδιάστατου προσδιορισμού της θέσης μαρτύρων εσωτερικά της σήραγγας και μάλιστα ως κλειστό σύστημα. Κατά τη διαδικασία αυτή δεν επικεντρώνουμε το ενδιαφέρον μας στο να έχουμε ένα σύστημα βέλτιστο (ελαχιστοποίηση σφαλμάτων, αλλά σταθερό (σταθερό σφάλμα σε κάθε περίοδο μετρήσεων, χρησιμοποιώντας μεθοδολογίες πιο απλές στην πρακτική τους εφαρμογή. Συνεπώς, αυτό το οποίο τελικά εξετάζεται είναι το εύρος της χρονικής διακύμανσης (μέχρι +/- 3 mm της σταθερότητας του συστήματος. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ. Κοντογιάννη Βάια: Η γεωδαιτική μέθοδος ελέγχου ( Motorg παραμορφώσεων σηράγγων. Τεκμηρίωση της μεθόδου και ανάλυση παρατηρήσεων, Διδακτορική διατριβή. Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Πάτρα 5.. Μπαντέλας Α., Σαββαΐδης Π.: Παρακολούθηση παραμορφώσεων τεχνικών έργων και κατολισθήσεις εδαφών με γεωδαιτικές μεθόδους, Εκδόσεις Γ&Κ Παπαγεωργίου Ο.Ε., Θεσσαλονίκη, Λακάκης Κ.: Τεχνική περιγραφή σηράγγων Γεωδαιτική παρακολούθηση, Εγνατία Οδός Α.Ε., Θεσσαλονίκη, Μπαντέλας Α., Σαββαΐδης Π., Υφαντής Ι., Δούκας Ι.: Γεωδαισία τόμος Ι: Γεωδαιτικά όργανα και μέθοδοι μέτρησης και υπολογισμών, Εκδόσεις Αφοί Κυριακίδη, Θεσσαλονίκη, Ρωσσικόπουλος Δ.: Τοπογραφικά δίκτυα και υπολογισμοί, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη, Δερμάνης Α., Ρωσσικόπουλος Δ., Φωτίου Α.: Τοπογραφικοί υπολογισμοί και συνορθώσεις δικτύων, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη, Βλάχος Δ. : Τοπογραφία - Τόμος Γ, Θεσσαλονίκη, Sppel K. : Moder motorg system software developmet, Proceedgs, th FIG Symposum o Deformato Measuremets, Calfora,. Κ. Λακάκης Λέκτορας, Εργαστήριο Γεωδαισίας και Γεωματικής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ., Πανεπιστημιούπολη 544 Τ.Θ.Π. 465 Θεσσαλονίκη Σ. Π. Χαλιμούρδας Υποψήφιος Διδάκτωρ, Εργαστήριο Γεωδαισίας και Γεωματικής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ., Πανεπιστημιούπολη 544 Τ.Θ.Π. 465 Θεσσαλονίκη Π. Σαββαΐδης Καθηγητής, Εργαστήριο Γεωδαισίας και Γεωματικής, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Α.Π.Θ., Πανεπιστημιούπολη 544 Τ.Θ.Π. 465 Θεσσαλονίκη

10 3 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o 3 Exteded summary Plag, Methodology ad Software for Geometrcal Motorg of Tuels wth Surveyg Egeerg Methods K. LAKAKIS S. P. CHALIMOURDAS P. SAVVAIDIS Lecturer, A.U.TH. Ph.D. Caddate, A.U.TH. Professor, A.U.TH. Abstract The preset study ams to descrbe a complete system plag, methodology ad software developmet for motorg the geometry of tuels. It also cludes a presetato of structos ad procedures for the relable motorg of geometrc dsplacemets of a tuel, wth emphass o the tuel covergece, that are very mportat for the health of the tuel costructo. I addto, the software applcato program Tuel-Eye s preseted. Ths software attempts to preset a relable, automated ad user-fredly aswer to everyday eeds for motorg of tuel geometry durg costructo. I may cases, the geometrcal ad geotechcal motorg of tuels teds to become a sgfcat factor affectg the whole costructo procedure, whch s a type of proect wth hgh cost ad rs.. ITRODUCTIO Based o log experece of the deformato motorg of costructos ad/or ladsldes, the members of the Laboratory of Geodesy ad Geomatcs of the Departmet of Cvl Egeerg, A.U.Th., attempt ths study to preset a tegrated approach for the motorg of alteratos the geometry of tuels, prmarly durg ther costructo stage. The ey obect of ths study s a tegrated approach to the problem, startg from the plag of the geodetc cotrol etwors ad edg wth the developmet of software for the processg ad maagg of data ad results. I addto, ths study cotrbutes to the mprovemet of already ow methods of motorg the covergece of tuels. Ths s acheved by mprovg the relablty of the proecto plae for every cross-secto measuremet by usg ot the theoretcal axs of the tuel, but the oe measured each tme ad computed as the coecto of the weghted average ceters of each cross-secto. There follows a aalytcal descrpto of the method, ad the relevat software pacage, amed Tuel-Eye, s preseted at the ed of ths study. Ths software was developed the Laboratory of Geodesy ad Geomatcs of the Departmet of Cvl Egeerg, A.U.TH.. PLAIG THE COTROL ETWORK The approach to the problem of motorg the covergeces volves a ufed motorg scheme that cludes measuremets both outsde ad sde the tuel. The whole scheme could be dvded to dfferet etwor types, such as the Referece Cotrol etwor (RC, the Surface Cotrol etwor (SC, the Traverse Statos ad the Motorg Pots sde the tuel. I all these three cases, three-dmesoal (3D postog s accomplshed. 3. TIMEPLA AD ACCURACY OF MEASUREMETS A tmepla for measuremets should be establshed, volvg dfferet cotrol etwor types, whch must satsfy the followg crtera:. The requred accuracy of the measuremet results ad the program of re-measuremets must be led to the type of geologcal pheomeo that causes the covergeces.. The eed to establsh a tmepla of cotuous re-measuremet ad computato of the deformato of SC pots s madatory. 3. The RC must also be re-measured usg a program that volves the geologcally dyamc attrbutes of the beddg area of RC pots. Submtted: Apr Accepted: Jue 5. 7

11 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o GEODETIC ISTRUMETS FOR MOITORIG OF DEFORMATIO Geodetc strumets ad surveyg mars for cotrol pots always derve from the eed for accuracy the determato of posto ad ts chages. As a result, strumets must be of hgh accuracy, resstat, wth permaet ad forced ceterg devces. 5. MEASUREMETS AD PROCESSIG METHODS The prcpal methodologes for the determato of coordates of cotrol pots the tuel also clude adustmet procedures. A method to be used wth the Referece & Surface Cotrol etwors (RC & SC pots s the 3D Free etwor adustmet. The most wdely used methods for the determato of the three-dmesoal posto of pots sde the tuel are: the method of usg least-square adusted closed traverses ad the method of free statog usg a hgh precso Total Stato strumet. The method that has bee used the Tuel-Eye software s free-statog. 5. Free statog method Ths s based o the already-ow method of multple resectos ad must meet the followg crtera: Each tme, the uow pot s the posto of the Total Stato sde the tuel ad the ow pots are the 3D determed reflectors at the cross-secto, already measured a prevous survey. Each measuremet perod should deally start from the area outsde the tuel, based o the RC ad SC. The coordates of the reflectors that have already bee mared are re-determed. It must clude three-dmesoal adustmet of observatos, ad for that reaso t s ecessary to am ad measure at least 7 ow pots, wth a three-dmesoal determato of posto. 6. ADJUSTMET OF 3D RESECTIOS The problem of the multple resectos s formulated as follows: from pot P (the uow resecto pot observatos (drectos, horzotal ad vertcal agles, ad dstaces towards m pots wth ow coordates (where m>3 are made. The coordates (x, y, z of pot P must be computed. Provded that the umber of observatos s always greater tha the umber of the uows, the above metoed problem ca be solved by usg least squares adustmet of observatos. 7. THE WEIGHTED-AVERAGE CETRE A mportat ssue for the motorg of tuel covergeces s the proecto plae o whch the 3D coordates of the reflectors at cross-sectos wll be proected for every tuel secto. The curret procedure uses for ths purpose the plae vertcal to the theoretcal (from the tuel desg axs, as staed out durg the costructo. I ths paper we suggest a dyamc procedure for the determato of the costructo axs whch also meas of ts vertcal layer whch s based o the weghted-average cetres of the costructed cross-sectos of the tuel. Ths method ca mprove the accuracy of the computed covergeces as a result of the more accurate proecto layer. 8. SOFTWARE PACKAGE 8. Itroducto The software applcato program Tuel-Eye rus uder W3 based operatg systems. The software pacage has bee developed order to desg, optmze ad adust horzotal ad vertcal etwors (D ad 3D geodetc etwors order to resolve the Free-stato problem, as well as performg deformato aalyss of the behavor of cotrol pots ad graphc presetatos. The program s suppled wth a moder, obect-oreted, graphcal user-terface. Wth the results of observatos tae two epochs, a deformato aalyss ca be calculated, to determe the dsplacemets of dvdual pots. It s also able to geerate fles that clude the coordates of pots DXF format, so that the desg may be mapulated wth the ad of ay stadard CAD program. Tuel-Eye s a ufed applcato that provdes fle processg, performs calculatos, ad uses graphcs allowg fredly commucato wth the user. 8. Descrpto of the program Through the ma form, the user ca choose the problem to be solved or the computatoal procedure to be performed.

12 3 Τεχν. Χρον. Επιστ. Έκδ. ΤΕΕ, Ι, τεύχ. 3 7 Tech. Chro. Sc. J. TCG, I, o 3 The choce s made by clcg wth the mouse o the relevat co. Whe the choce s made, the approprate subprogram s actvated ad the correspodg forms are opeed. The data that must be flled may ether be gve through the eyboard or be mported from a already created fle. The choce of fle ame uses the stadard Wdows evromet, allowg the selecto of drve, drectory ad fle. After the mport of the ecessary data, the correspodg calculatos are performed ad a ew wdow the results appear both a aalytcal ad a graphcal way that dcates to the user the geometry of the soluto. After that, ad certa applcatos, there s the possblty of prtg the results or/ad savg them a ew fle by eterg path ad ame. K. Laas, Lecturer, School of Cvl Egeerg A.U.TH., Arstotle Uversty of Thessalo, 54 4 Thessalo P. S. Chalmourdas, Ph.D. Caddate, School of Cvl Egeerg A.U.TH., Arstotle Uversty of Thessalo, 54 4 Thessalo P. Savvads, Professor, School of Cvl Egeerg A.U.TH., Arstotle Uversty of Thessalo, 54 4 Thessalo