12 - Tekst - Merenja - Osmatranja

7/17/2019 12 - Tekst - Merenja - Osmatranja

http://slidepdf.com/reader/full/12-tekst-merenja-osmatranja 1/16

1

1 MERENJA (OSMATRANJA)

1.1 Uvod

Izazov inženjera je da izgradi tunel, a da javnost ne primeti da su se ispod i oko nje obavljali radovi naizgradnji tunela. Da bi se to postiglo ne sme doći do ometanja ljudi u obavljanju njihovih svakodnevnihaktivnosti, u smislu prekida, buke i prašine i do primetnog uticaja na konstrukcije, tj. objekte, druge tuneleili priključke u blizini mesta izgradnje tunela. I pored razvoja tehnologije i metoda izvođenja tunela, nijedanprojekat izgradnje tunela ne može potpuno da eliminiše remećenje ili pomerenaje tla (iako se upotrebommodernih mašina za izgradnju tunela i dobrom kontrolom kvaliteta mogu postići veoma mala pomeranja).Zbog toga je obično potreban monitoring kako bi se odredio uticaj izgradnje na okolno tlo i objekte, atakođe i da se proveri da Ii primenjena konstrukcija za osiguranje iskopa po svojim karakteristikama(dimenzije, materijal) odgovara stvarnim potrebama i uslovima lokaliteta.

Merenja i osmatranja su procesi analize koji se se sprovode pre, u toku izgradnje objekta i tokomeksploatacije. Primarna upotreba geotehničke i strukturne upotrebe instrumenata jeste osmatranje učinkaprocesa podzemne gradnje, kako bi se problemi izbegli ili ublažili. Ukoliko takvo osmatranje ima i naučnu

funkciju, ili dovodi do napretka u proceduri projektovanja, to je bonus, a ne osnovni razlog za njegovuprimenu.

Pre nekoliko decenija oruđa i instrumenti za merenja i osmatranja su bili slabo razvijeni. Osmatranje jeuglavnom vršeno manualno, a obrada podataka od grubih očitavanja do upotrebnog nivoa zahtevala jeznačajno vreme obrade podataka sa relativno grubim pr oračunima i još duže vreme ručnog crtanjadijagrama i grafikona. Svet na početku XXI veka je sasvim različit. Naprednih i poboljšanih tipovainstrumenata je sve više, a elektronika u sprezi sa računarima učinila je osmatranje na daljinu, čak i saogromnih razdaljina, sasvim dostupnim. Danas je uobičajeno, čak i u projektima srednje veličine da sekoriste kompjuterske baze podataka, koji smanjuju vreme potrebno za obradu sirovih podataka i kojemogu da naprave izveštaj o bilo kojoj kombinaciji instrumenata i podataka za samo nekoliko minuta.Olakšano je i obaveštavanje zainteresovanih strana, u bilo koje doba dana ili noći, o pomeranjima iliopterećenjima, odnosno da li je dostignut nivo koji zahteva neku vrstu ublažavanja. Sve navedeno,naravno, privuklo je pažnju naručilaca projekata, pa se danas intenzivna upotreba instrumenata i

programa za osmatranje može smatrati pravilom, a ne izuzetkom. To se posebno odnosi na oblasttunelogradnje, gde čak i male greške mogu da dovedu do štete koja će za posledicu imati uvećanjetroškova (obnavljanje objekata, sudske tužbe...), zatvaranje radova ili čak ugrožavanja života.

Osmatranje se može vršiti na brojnim nivoima, u zavisnosti od cillja koji se želi njime postići. Zato jevažno dati odgovor na pitanje „koji je cilj monitoringa?“, a time i na pitanje „koja informacija je potrebna?“.Odgovor mora biti poznat pre određivanja režima monitoringa. Takođe je korisno da instrumentacija zapostizanje traženog cilja bude što je moguće jednostavnija. To ne znači da instrumenti ne treba da budusavremeni, već da njihov sklop ne bude previše komplikovan. Treba imati u vidu da se podaci sainstrumenata moraju analizirati pravilno, i važno je da podaci koriste ovom procesu na najefikasniji način.Takođe je važno da se koristi sigurna instrumentacija ili da postoje odgovarajući rezervni instrumenti ukritičnim i nepristupačnim zonama kako bi se sprečili kvarovi.

1.2 Plan osmatranja

Plan osmatranja ili program osmatranja treba da definiše ciljeve, veličine koje će se meriti, početak iučestalost merenja, vrstu instrumenata koja će se koristiti, način prezentovanja merenih veličina i analizurezultata i dr. Kako će biti organizovana merenja zavisi od projektanta i projektnog rešenja (osiguranjeiskopa, tehnologija izgradnje), od vrste ugovora (ugovor o građenju ili ključ u ruke) , a sve više i odzahteva koje postavljaju osiguravajuće kompanije i hipotekarne banke (analiza rizika, periodične revizizijei kontrole).

Dobar program osmatranja, ima potencijal da isplati sam sebe putem novca sačuvanog tako što susprečene nesreće. Drugim rečima, upravljanje rizikom uz dobar izbor i upotrebu instrumenata može dabude veoma ekonomično i da donese značajne uštede.

1.2.1 Položaj mernih profila Zahvaljujući velikom broju mogućnosti i kombinacija koje se odnose na vrstu tunela, veličinu, dubinu igeološke uslove i tehnologiju izvođenja bilo bi teško navesti preciznije smernice u vezi sa izborompoložaja mer nih profila. Lokacije stanica duž tunela moraju da budu predmet pažljive studije kako bi se



2

došlo do najboljeg mogućeg kompromisa između protivrečnih zahteva: dobijanja dovoljno informacija zaizučavanje pojava tokom izvođenja tunela i obezbeđenja sigurnosti za osoblje i objekte sa jedne strane isniženje troškova i minimalizovanje ometanja radova na izvođenju i korišćenja samog tunela sa drugestrane.

Smeštaj mernih profila mora da se odabere tako da omogući optimiranu interpretaciju podataka. To senajbolje radi pozicioniranjem nekoliko različitih sredstava za praćenje u jednom poprečnom preseku.Obično postoje dva do tri tipa mernih profila, koji se rangiraju u vezi s brojem postavljenih sredstava i

parametara koji se mere (npr. A: obična, B: umerena, C:glavna sekcija praćenja). U običnoj sekciji praćenja, beleže se samo deformacije obloga. Kod plitkih tunela se ova merenjakombinuju sa merenjima sleganja na površini tla. Informacije koje daju ta merenja vrlo su značajna zaprocenu celokupnog postupka izgradnje. Obične sekcije praćenja rezmeštaju se pravilno duž trase, narastojanjima od oko 20-50 m. Poželjno je početno ("nulto") merenje uraditi što pre, tj odmah nakonotpucavanja. Zbog toga treba merni pribor ugraditi što bliže radnom čelu

U glavnoj sekciji praćenja trebaju da se prate svi parametri. Pored instrumenata običnih sekcija u glavnimmernim profilima se rade i merenja napona u tlu i u konstrukciji (obloga i sidra), opterećenja na oblogu,pomeranja u steni, piezometarska merenja. U plitko položenim tunelima postavljaju se i instrumenti napovršini za merenje sleganja, promene nagiba i promene nivoa podzemnih voda. Glavna sekcija praćenjapostavlja se u blizini portala (napadnog mesta) kako bi se procenila tehnologija izgradnje i podgradnisistem. Širi obim merenja vr ši se u mernim profilima koji se uspostavljaju na karakterističnim mestima dužtunela, u zavisnosti od geološko-geomehaničkih uslova, objekata u tunelu ili objekata na površini. Akonema lokacija od posebnog značaja ovi profili se razmeštaju na razmacima od 200-250 m.

U slučaju pilot tunela, pristupnih šahtova, prilaza ili galerija, moguće je i postaviti određene instrumente ubušotine, ispred glavne tunelske cevi kako bi se mogle pratiti promene koje se dešavaju ispred čelaiskopa.

1.2.2 Raspon mogućeg ponašanja i granice ponašanja

Uobičajena praksa je da se utvrde „granične vrednosti“ za ključne merne parametre u vezi sa projektom,(npr. pomeranje). Ako se u toku izgradnje tunela prekorače ove vrednosti, tada se mora jasno definisatiodređeno delovanje. Obično se utvrđuju dve granične vrednosti:

žuta ili upozoravajuća vrednost: to može biti unapred određena vrednost ili stopa promeneparametra koja ukazuje na neki problem;

crvena vrednost ili vrednost koja zahteva reagovanje: kada se pređe prag vrednosti za bezbedneoperacije. Ona inicira proveru instrumenta i vizuelnu inspekciju, i unapred određeno delovanje,

npr. privremeni prekid radova, ojačanje konstrukcije ili sl.

Utvrđivanje graničnih vrednosti često zavisi od samog projekta, međutim, najčešći pristup je npr. žutagranična vrednost = izračunata pomeranja prekoračena za 50%: crvena granična vrednost = izračunatapomeranja su prekoračena za 100%.

Čak i ako granične vrednosti nisu prekoračene, podaci dobijeni monitoringom se moraju pažljivo proveriti,kako bi se istakle neočikivane tendencije na koje se može reagovati na odgovarajući način pre nego štodođe do problema. Zbog ovoga se često uvodi i zelena granična vrednost (zelena ili ranoupozoravajućavrednost), npr. zelena granična vrednost = izračunata pomeranja su dostignuta.

Tr eba napomenuti da se granične vrednosti lakše primenjuju kada se vrši monitoring postojećihkonstrukcija u blizini radova na izgradnji tunela, gde se ne moraju prekoračiti specifična ograničenja kako

bi se izbeglo oštećenje konstrukcije. Teže je primeniti granične vrednosti na podatke dobijenemonitoringom unutar tunela, zato što se moraju obaviti značajne procene u vezi sa ponašanjem tla iobloge tunela. Zato su izračunata pomeranja samo procene koje se zasnivaju na inženjerskoj proceni.

Usvojena tehnologije građenja i tip konstrukcije treba da zadovolji sve postavljene uslove stabilnosti isigurnosti (ljudi na izgradnji i objekti u okolini ne budu ni na koji način ugroženi.) . Procena ponašanjazemljanog materijala/stene ili elemenata stabilizacije iskopa za projektovane elemente obično se radinumeričkim proračunima (naponsko-deformacijske analize) ili modelskim ispitivanjima. Kao rezultatdobijaju se očekivane vrednosti ponašanja.

1.2.3 Plan praćena ponašanja

Početak merenja i učestalost moraju se definisati. Osmatranje treba početi dovoljno rano i treba raditimerenja u dovoljno kratkim vremenskim razmacima kako bi se mogle preduzeti odgovarajuće mere;

vreme odziva uređaja i postupci za analizu rezultata moraju biti dovoljno brzi u odnosu na mogući razvitak događaja. To je naročito važno u sredinama lošijih karakteristika, kod kojih može doći do visokih pritisaka,i velikih deformacija. U takvim sredinama treba intervenisati brzo izradom odgovarajueih osiguranja, pa jeneophodno da se i rezultati merenja dobiju brzo i efikasno.



3

1.2.4 Izbor instrumenata

Prilikom izbora instrumenata važno je razumeti kvalitet podataka koji se dobiju pomoću instrumenata.Zbog toga su date neke važne definicije u vezi sa monitoringom i instrumentacijom (prema Dunnicliffu iGreenu, 1993.):

Usaglašenost: merni instrument ne treba da menja vrednost parametra koji se meri. Stepen zakoji se parametar menja instrumentom je poznat kao njegova usaglašenost.

Tačnost: je blizina mere stvarnoj vrednosti merene veličine. Sinonim za tačnost je stepenispravnosti. Tačnost instrumenta se procenjuje u toku kalibrisanja na poznatu standardnuvrednost. Tačnost se obično izražava sa ± broj.

Preciznost: je blizina svakog broja sličnih mera artitmetičkoj vrednosti. Sinonim za preciznost jeskoncentrisanost i ponovljivost. Broj značajnih cifara koji je povezan sa merom pokazujepreciznost. Npr., ± 1.00 pokazuje veću preciznost od ± 1.0 (slika1).

Osetljivost: najmanja podela na skali instrumenta.

Greška: odstupanje između merene vrednosti i stvarne vrednosti, tj. matematički ekvivalenttačnosti. Greške mogu nastati usled ljudske nemarnosti, umora ili neiskustva, ili uslednepravilnog kalibrisanja, loše instalacije ili uslova okoline, kao što je vrućina, vlažnost ili vibracije.

Slika 1- Difinisanje tačnosti (istinitosti) i preciznosti

Podacima koji su dobijeni merenjem i osmatranjem treba upravljati na odgovarajući način, kako bi seobezbedilo da budu u obliku koji je pregledan i razumljiv. Zadatak interpretacije mernih rezultata nije

samo da se utvrdi da li je došlo do promene stanja u sistemu tlo – obloga, već i da se proveri uticajpromene stanja na okolinu. Potrebne analize i ispitivanja treba da rade kvalifikovana lica, eksperti zaosmatranje, kako bi se lako identifikovale neočekivane tendencije i preduzele odgovarajuće radnje. Kaošto je napred rečeno u svakom projektu bi trebalo vršiti poređenje između predviđenih i posmatranihvrednosti, kako bi se razumelo ponašanje konstrukcije i tla, nad kojima se sprovodi monitoring.

1.2.5 Parametri za praćenje

S obzirom na različitosti projekta i specifične zahteve, mogu se meriti sledeće veličine i parametri:

1. podzemne vode:

praćenje nivoa podzemnih voda, pritiska vode, hemije podzemnih voda i

temperatura prije i za vrijeme izgradnje

praćenje infiltracije vode kroz oblogu tunela i radnu zonu iskopa

beleženje brzine priliva i količine vode ako se vrši isušivanje

2. deformacije tla:

površinska i ispod površinska sleganja

deformacije i naprezanja tla u okolini tunela

pomeranje kosina u zoni portala (inklinometri, ekstenzometri, itd.)3. interakcija tla i konstrukcije:

naprezanje sidra

distorzija obloga tunela

moguće izdizanje podnožnog svoda

proširenje opuštene zone u okolini tunela

merenje radijalnih i tangencijalnih naprezanja obloge

pritisak vode na oblogu

4. praćenje okoline i uticaj izgradnje na okolne objekte (uglavnom u blizini portala i u slučaju plitkihtunela):

istraživanje uslova za izgradnu pr e njenog početka

merenje sleganja i izdizanja



4

merenja nagiba

vibracioni poremećaji zbog miniranja 5. praćenje napredovanja

Radi pravilne intepretacije raznih podataka praćenja, potrebna je informacija o relevantnim fazama izgradnje. Treba pratiti i bilježiti sljedeće informacije za vrijeme izgradnje:

predviđeni i zatečeni uslovi u tlu

navedena klasa tipa stena

metoda bušenja i brzina napredovanja

potporni elementi za svaku etapu iskopavanja

mere privremene podgrade i bilo kakvo dodatno ojačanje tla,

izbor radnih zona iskopa

vanredni događaji

Slika 2- Vrste i položaj i nstrumenata za merenja u tunelima



5

Slika 3- Najčešće vrste merenja u tunelima

1.3 Oprema

Razvijeni su mnogi instrumenti i sistemi skladištenja podataka, od jednostavne do vrlo napredne opreme.Osnovni preduslov za upotrebu instrumenta instrument je pouzdanost, jednostavnost, brzo i lakopostavljanje, funkcionisanje i kalibrisanje. Instrumenti treba da budu izdržljivi i da nisu skloni oštećenjimaza vreme i posle postavljanja. Za svaku vrstu merenja mogu se upotrebiti različite vrste instrumenata, akoji će konkretno instrument biti izabran zavisi od uslova na terenu, dostupnosti i cene.

Osmatranja prilikom izvođenja tunela mogu se podeliti u dve grupe:

Osmatranje medija u kojem se građevina izvodi (tlo, stena, voda, podzemni gasovi)

Osmatranje elemeta podgrade i obloge tunela (mlazni beton, sidra, betonska obloga i slično)

1.3.1 Merenje pomeranja konture iskopa

Pomeranja stenske mase su najizraženiji na konturi iskopa. Merenjem pomeranja dobija se uvid urelativna pomeranja tačaka na konturi iskopa ili oblozi tunela. Merenja se najčešće rade u radijalnompravcu jer su u tom pravcu najizraženija. Za merenje konvergencije mogu se koristiti dve tehnike:

merenje promene razmaka tačaka na konturi iskopa (relativno pomeranje),

određivanje apsolutnog pomeranja tačke na konturi iskopa. Kod obe tehnike merenja, reperi (merne tačke) su grupisane u mernom profilu, i tako se dobije slikadeformisanog poprečnog profila.

Konvergencija (relativno pomeranje tačaka)

Kod merenja konvergencije, na konturi iskopa se ugrađuje više repera u odabranom poprečnom profilu. Merenjem i registrovanjem rastojanja između repernih tačaka raspoređenih na konturi iskopa u

predviđenim vremenskim intervalima utvrđuju se veličine i pravci pomeranja pojedinih delova stenskemase.

Obično se koriste mehanički uređaji za merenje dužina. Oni se međusobno razlikuju po, opsegu merenja,preciznosti; po tome da Ii se za merenje koristi šipka, traka iIi žica, i po uređaju za zatezanje – teg iliopruga. Kod ovih je merenja bitno da se merna traka ili žica uvek natežu istom silom. Žica ili traka r ade seod materijala koji ne menjaju dužinu pri promeni temperature i vlage (npr. invar). Reperi su ustvari klinoviugrađeni u stensku masu. Klinovi se ugrađuju u izbušene rupe i zabetoniraju tako da vrh klina ostaneslobodan. Uređaje ove vrste treba baždariti pre i posle merenja



6

Slika 4- Oprema za merenje konvergencije (distometri, reperi)

Treba naglasiti da za ova merenja nije bitna udaljenost repera već samo njegova prom ena. Prvo merenje je uvek nulto i očitanje na instrumentu. Ukoliko je između prvog (nultog) i drugog merenja došlo dopromene rastojanja repera. Razlika prvog i drugog čitanja, predstavlja promenu razmaka repera u mm .Merenjem promene rastojanja u više pravaca, može se izračunati vektor pomeranja u ravni poprečnogpreseka. Pored direktnog merenja, deformacije se mogu odrediti praćenjem promene obima tunelskogotvora (integralno merenje). To se postiže tako što se na konturi iskopa ugradi određeni broj repera sa



7

točkićima i preko njih se postavi merna traka iIi merna žica. Traka ili žicu se fiksno vezuje za početnireper na jednom kraju, a na drugom se postavlja opruga za zatezanje i uređaj za očitavanje.

Slika 5- Dispozicija repera i dužina za merenje

Prednosti odvog načina merenja:

jednostavna za izvođenje,

pouzdani i laki za korišćenje, ne traže posebnu obučenost operatora,

veliki opseg merenja (1-20 m)

niska cena opreme.

Nedostaci:

mogu meriti samo relativna pomeranja

za vreme merenja ometa se izgradnja i promet tunelom,

na preciznost merenja utiču temperatura, ventilacija i promaja

nulto merenje može biti ometeno izvođenjem podgrade (mlazni beton, ankeri))

Preciznost merenja je 0,1 mm kod iskusnog operatera. Ekstenziometar sa trakom je robustan i otporanna mehaničko oštećenje pod razumnim uslovima na terenu. Prosečno očitavanje traje 2-3 minuta pokorisniku.

Geodetska merenja

Merenje pomeranja geodetskim metodama moguće je raditi klasičnim ili modernim (totalne stanice). Naovaj način mogu se odredit apsolutna pomeranja odabranih tačaka u prostoru (u poprečnom preseku i

longitudinalno). Za ova se merenja koriste geodetski instrumenti kojim se precizno meri promena položaja geodetskih markica ugrađenih po konturi iskopa. Kako danas geodetski instrumenti imaju vlastitumemoriju, spajanjem sa računarom dobijaju se dijagrami pomeranja reperne tačke. Automatizovanetotalna stanica može izvesti automatska mjerenja u x.y, i z pravcu, sa relativno visokom preciznošću: Δz< 0.5 mm; Δy, Δy < 1.0 mm na udaljenosti od 150 m. Prednosti i ograničenja:

mere se apsolutne deformacije. To omogućuje točnu geotehnički interpretaciju uzroka pomer anja. U skladu s tim može da se prilagodi i plan podgrađivanja.

s obzirom da se velik broj ciljeva može osmatrati brzo i sa samo nekoliko pozicija, bez velikogtruda mogu da se predvideti dodatni merni profili.

za vreme merenja ometa se izgradnja i promet tunelom

nulto očitanje može da se izvrši odmah nakon postavljanja cilja,



8

Slika 6- Prikaz rezultata merenja pomeranja u toku vremena

1.3.2 Merenje deformacija u tlu

Osnovna svrha osmatranja pomeranja tla jeste njihovo otkrivanje dok su još uvek manjeg intenziteta imodifikacija procedure izgradnje pre nego što pomeranja postanu dovoljno velika da stvore ozbiljan

problem time što će da utiču ili na napredovanje iskopa ili neki postojeći granični objekat. Zanapredovanje iskopa potrebno je da podgrada tla bude zasnovana na postojećim uslovima; osmatranjeće ili potvrditi da je podgrada zadovoljavajuća ili uputiti na to da li je potrebna jača ili drugačija podgrada.Postojeći objekti mogu se nalaziti na površini tla – putevi, železničke pruge, zgrade i slično – ili ispodzemlje, u formi pomoćnih objekata ili drugih saobraćajnih tunela, kao što je podzemna železnica. Prvalinija odbrane protiv potencijalno štetnih pomeranja jeste njihovo otkrivanje na dubini neposredno okopravca napredovanja tunela i preduzimanje mera ublažavanja tih pomeranja, pre nego što se “profiltriraju”prema površini. Ovakva vrsta osmatranja može da ukaže na to da li tretiranje zemljišta, kao što je, naprimer, probijanje, efektivno ograničava pomeranje, koje bi, u suprotnom, rezultiralo u problematičnomsleganju. Zemljište, naravno, može da se pomera i na gore i na dole, u formi bubrenja tla usledrasterećenja, koje može da destabilizuje podnožni svod tunela u izgradnji, i da kao, sporedni efekat,dovede do podužnih, potencijalno štetnih deformacija u procesu kretanja zemljišta prema iskopini, kako bipopunilo taj prostor. Kao pomoć u kontroli zemljišta, mogu se koristiti dobijeni podaci (što se može

primeniti na sva osmatranja o kojima će ovde biti reči) kako bi se potvrdile pretpostavke iz dizajna iprocenili zahtevi izvođača radova i trećih lica koja su u zoni uticaja izgradnje. Za merenje pomeranja unutar stenske mase koriste se:

ekstenzometri

inklinometri

I za jedan i za drugi uređaj potrebno je izvesti bušotinu ali je princip merenja bitno različit. Ekstenzometriuvek mere promenu razmaka dve tačke u pravcu bušotine a inklinometri mere pomeranja upravno na osucevi koja se postavlja u bušotinukroz koju prolaze.

Ekstenzometri

Samo ime (ekstenzometar) upućuje da su namjenjeni prvenstveno za mernje promene rastojanja dvetačke (extension).

U zavisnosti od mesta ugradnje mogu biti:

površinski tunelski

Prema konstrukciji i principu mjerenja, razlikuju se:



9

štapni ekstenzometri (rod extensometers), žičani ekstenzometri (wire extensometers),

klizni ekstenzometri (probe extensometers).

Bez obzira o kom se tipu ekstenzometra radi, merenja se uvek izvode u cevima koje u ugrađene uprethodno izbušenu bušotinu. Cevi (najčešće plastične) se postavljaju da bi se obezbedila stabilnostzidova bušotine. Prostor između cevi i stenske mase se injektira cementno-bentonitnom smesom,odgovarajuće konzistencije i čvrstoće.

Štapni i žičani ekstenzometriEkstenziometri su sredstva koja se najčesce koriste prilikom kontrole ponašanja stenske mase u okolinipodzemnog iskopa. Ekstenziometri sa jednom ili više mernih tačaka se koriste za merenje relativnihpomeranja zemljišta duž ose bušotine u odnosu na usta rupe na određenom broju mernih tačaka lociranihna različitim dubinama. Za merenje se mogu upotrebiti šipke ili žice zategnute koje mere promenurastojanja izmedu fiksiranih (sidrenih) tačaka u odnosu na druge merne tačke u bušotini (merna glava).

Ekstenziometar se definiše kao ekstenziometar sa jednom ili više mernih tačaka u zavisnosti od brojainstaliranih mernih tačaka (maksimalan broj tačaka je sedam). Instalacija ekstenziometra sa jednommernom tačkom zahteva bušotinu približnog prečnika 4,5 cm, dok je prečnik od približno 10 cm potrebanza ekstenziometre sa više mernih tačaka. tipična primena ekstenziometra sa jednom ili više tačaka je zamerenje deformacij stene oko iskopa. Štapovi ižice mogu biti izvedeni od čelika, legure čelika-nikla ilistaklenih vlakana zaštićenih tvrdom navlakom protiv trenja. Legura čelik-nikl je poželjnija u odnosu na

običan čelik kada se očekuju velike varijacije temperature, pošto ima koeficijent ekspanzije koji iznosi jednu desetinu koeficijent ekspanzije običnog čelika. Štapovi od staklenih vlakana, koji danas imajuveoma široku primenu zbog njihove praktičnosti (ekstenziomeatr se doprema na lokaciju sa umotanomosnovom spremnom za instalaciju), se ne mogu koristiti za merenje pomeranja pod pritiskom niti kada jedužina mernih tačaka koje se instaliraju veća od 70 – 80 m.

Štapovi mogu slobodno da klizaju unutar navlake i prenose pomeranje tačke ankreaže do glaveinstrumenta. Svaki pokret se može meriti korišćenjem ili digitalnog komparatora ili električnog davača.

Slika 7- Princ ip rada jednpostrukog (levo) i višestrukog (desno) ekstenzometra

Kada se podzemni rad izvodi na relativno maloj dubini, moguće je unapred postaviti višestrukeekstenziometre u busotine sa povr šine. Spuštanjem ekstenzometara sa površine do dna budućeg iskopa,moguće je uraditi merenja koja će pokazati ponašanje stenske mase tokom približavanja čela iskopamernom profilu ali i kasnije kada radovi prođu dalje. Ovakvim merenjima se mogu odrediti deformacijekoje se javljaju ispred čela iskopa, koja u slučaju loših geoloških uslova mogu da iznos ei preko 50% odukupnog pomeranja.

Ekstenzometri su pouzdani, tačni, jednostavni za postavljanje i očitavanje. Preciznost merenja je0,01 mm



10

Slika 8- Ekstenzometr i postavljeni sa površine terena

Klizni ekstenzometri

Rade na principu merenja promene razmaka fiksnih tačaka u cevi koja je ugrađena u stensku masu (tlo).Ovim načinom merenja dobija se slika o deformacijama tla na osnovu merenja relativnih pomeranjafiksnih tačaka čije se rastojanje zna (obično 1 m – proverava se nultim merenjem).

Kod kliznih ili inkrementalnih ekstenzometara se merni uređaji (sonde) samo ubacuju u cev tokommerenja (dakle, moguć je rad sa više od jedne merne stanice pomoću jedne sonde), za razliku od štapnihi žičnih koji predstavljaju jednodelne uređaje.

Inklinometri

Ime uređaja upućuje da se sa njim meri nagib-inklinacija. Koriste se za određivanje vertikalnih i

horizontalnih pomeranja zemljišta i objekata (npr. brana).Inklinometar je uređaj koji meri pomeranja upravno na osu cevi kroz koju prolazi. Uređaj sadrži senzorkoji meri otklon njegove ose od vertikale. Funkcionišu tako što mere pomeranja u odnosu na vertikaluodnosno osu cevi u značajnim tačkama. Numerička integracija se koristi za dobijanje pomeranja odinklinacije.

Merenja se mogu vršiti ili prenosivom ili fiksnom opremom. Prenosiva oprema se koristi kada jeneophodno očitavanje cele dužine inklinometarske cevi i kada su pomeranja zemljišta velike magnitude,ali tokom dužeg perioda. Međutim, ako se nadzor mora vršiti učestalim opservacijama ili automatski,onda se preporučuju fiksni inklinometri. Fiksni inklinometri su slični prenosivim i sastavljeni su od lancainklinometrijskih sondi koje se trajno ubacuju u inklinometrijsku cev i povezuju na sistem za automatskoprikupljanje podataka. Osnovni delovi inklinometra su:

1. Inklinometarska cev, plastična, aluminijumska ili od staklenih vlakana sa žljebovima. Cev seugrađuje u bušotinu a prostor između cevi i stene se injektira cementno-bentonitnom injekcijskom

smjesom;2. Inklinometarska sonda, koja je izrađena od cilindričnog metalnog tela sa dva nosača koje

klizanjem po žljebovima u inklinometrijskoj cevi obezbeđuje održavanje azimutnog smera.Rastojanje između nosača određuje interval između merenja (generalno 50–100 cm). Mernisenzori su smešteni u cilindrično telo i mere inklinaciju inklinometrijske cevi u dve ortogonalneravni;

3. Merni kabl koji se korsti za pomeranje sonde i kao električna veza. Na kablu postoje čvorovi,genralno na svakih 50 cm, koji olakšavaju pozicioniranje inklinometrijske sonde tokom aktivnostimerenja;

4. Kontrolna jedinica pomoću koje se vrši očitavanje inklinometrijskih merenja na različitimrastojanjima u obliku koji najviše odgovara obradi. Digitalne sonde se mogu direktno povezati naprenosni računar.



11

Slika 9- Delovi inklinometra

Slika 10- Primer merenja nagiba



12

Merenje se sastoji od očitavanja inklinacije duž inklinometrijskog stuba u odnosu na vertikalu uintervalima od 50 cm u dve ortogonalne ravni koje su određene pozicijom vođica (žljebova) uinklinometrijskoj cevi.

1.3.3 Merenje naprezanja u podgradi i oblozi

Kontrole naponskih stanja u konstrukciji usled delovanja podzemnih pritisaka, praćenje stabilizacijedeformacija tokom vremena, merenja sila u konstruktivnim elementima, suštinski predstavlja prikupljanje

podataka za poptrebe ispravnog i ekonomičnog dimenzionisanja.Za određivanje raspodele naprezanja u oblozi tunela najčešće se meri pritisaka između stene i betonskeobloge u radijalnom smeru, i pritisak u betonskoj oblozi u tangencijalnom smeru. Najčešće se primenjuju:

ćelije za merenje pritiska ćelije za merenje opterećenja

Ćelije za merenje pritiska

Ćelije za merenje pr itiska su izuzetno korisne za merenje ukupnog pritiska ko ji nastaje u zemljištu, naoblozi ili na kontaktu stene i obloge.

Na tržištu se može naći veliki broj različitih tipova koji se razlikuju po veličini, obliku, maksimalnomradnom pritisku, karakteristikama primenjenog davača pritiska i materijala od kojih su napravljeni(pocinkovani čelik ili nerđajući čelik), u zavisnosti od namene (merenje radijalnih/tangencijalnih napona u

oblozi od prskanog betona ili kontaktnog pritiska između zemljišta i obloge, itd.). Funkcionišu na hidrauličnom principu i sastoje se od dve čelične navlake zavarene oko cele ivice koje suu unutr ašnjosti razdvojene tankom šupljinom pod vakumom popunjenom ovazdušenim fluidom kako bi seminimizovala stišljivost.

Svaki pritisak koji se javlja na površini ćelije se momentalno prenosi fluidom na davač pritiska, koji jenajčešće ili keramički senzor ili vibrirajuća žica (oba se mogu na jednostavan način povezati sa sistemomza automatsko prikupljanje podataka), pričvršće ili direktno na ćeliju ili daljinski pomoću rilsan cevi, koja jeisto tako ispunjena uljem.

Kada se merenje pritiska vrši unutar prskanog betona ili betona, može doći do stvaranja “džepa” dok sesmesa vezuje čime se stvara praznina između ćelije i materijala u okruženju. što utiče na ispravnofunkcionisanje. Ti problemi se mogu rešiti pomoću specijalne pumpe koja ponovo stvara hermetičkookruženje u hidrauličnoj ćeliji i uspostavlja potreban kontakt kojim se eleminiše praznina.

Slika 11- Dispozicija ćelija za merenje radijalnih i tangencijalnih naprezanja u mlaznom betonu

Slika 12- Ćelije za merenje pritiska



13

Ćelije za merenje opterećenja

Ćelije za merenje opterećenja su uređaji koji se koriste za merenje opterećenja koje se prenosi krozkonstrukcijske elemente, kao što su čelična rebra, spojnica bušaće šipke, itd. Najčešća merenja sumerenja:

opterećenja koje se preko remenata prenosi na temelje i tlo;

opterećenja stene na glavu sidra i sile prednaprezanja ankera.

Hidraulične ćelije za merenje opterećenja se koriste za prvu vrstu merenja i sastoje se od cilindričnog telaod nerđajućeg čelika, po izgledu i principima funkcionisanja su veoma slične već opisanim ćelijama zamerenje pritiska, ali se pre svega razlikuju u maksimalnom radnom kapacitetu i kalibraciji davača, kojimora da prevede opterećenje u smislu napona umesto u smislu pritiska. Pričvršćuju se pomoćuspecijalnih ploča za distribuciju opterećenja postavljenih u podnožju čeličnih rebara.

Hidraulične ili električne toroidalne ćelije za merenje opterećenja se koriste za drugu vrstu merenja.Hidraulične ćelije se sastoje od tela od nerđajućeg čelika, torodialnog oblika, sa unutrašnjom komorompod pritiskom ispunjenom ovazdušenim hidrauličnim fluidom pod vakumom. Zapremina ćelije se menjakada je izložena opterećenju što se odmah održava na promenu pritiska fluida, koji se meri manometromgradiranom u kN. Električna toroidalna ćelija za merenje opterećenja se takođe sastoji od tela odnerđajućeg čelika, toroidalnog oblika, koja meru opterećenje pomoću merača dilatacije tipa otpor, što ječini veoma osetljivom na neobične pritiske. Kada je izložena opterećenju, ćelija se deformiše što odmahdetektuje ekstenziometar, koji generiše električni signal srazmeran izvršenom opterećenju. Da bi

pouzdano merile, toroidalne ćelije treba uvek da budu instalirane između ploče za distribuciju opterećenjai noseće ploče, pri čemu su obe izrađene od nerđajućeg čelika kako bi se obezbedila podjednakadistribucija opterećenja na komoru pod pritiskom. Hidraulične ćelije daju zavidnu preciznost po niskimtroškovima, ali u dužem periodu nisu naročito pouzdane i osetljive su na promene temperature u odnosuna električne ćelije. Takođe, teško ih je automatizovati.

Sa druge strane, električne ćelije su skuplje, ali garantuju bolju kompenzaciju ekscentrična opterećenja iveoma su čvrste, a omogućavaju i automatizaciju merenja. Međutim, nije moguće višestruko korišćenje.Poređenje magnitude stvarne konvergencije sa projektnom prognozom omogućava verifikaciju validnostipočetnih pretpostavki i obračunskih metoda u smislu delotvornosti primenjenih stabilizacija.

Slika 13- Ćelije za merenje opterećenja

Slika 14- Merenje opterećenje stene na glavu si dra



14

1.3.4 Merenje naprezanja i ispitivanje sidara

Cilj osmatranjem sidara je određivanje sile koja se javlja u sidrenom delu šipke i na glavi sidra (podložnojploči i navrtci). Osmatranja obuhvataju:

merenje sile na glavi sidra

mernje naprezanja duž sidra

Merenje sile na glavi sidra

Merenja sile na glavi sidra radi se ćelijama za merenje opterećenja. Merne ćelije se se postavljaju izmeđuanker ploče i navrtke, i n jima se registruje opterećenje stenske mase kao i sila prednaprezanja (akopostoji). Postupak merenja je opisan u prethodnom poglavlju.

Ćelije su cilindričnog oblika sa rupom u sredini (toroidalni oblik). Imaju robustno telo od nerđajućeg čelikanapunjeno uljem (hidraulične ćelije) ili čeličnim oprugama (mehaničke ćelije). Sile se računaju iz merenjadeformacije ćelije. Svaka ćelija opterećenja treba da se kalibriše prije korištenja. Prednosti su:

jednostavna, robustna i pouzdana

idealna za daljinsko očitavanje, skeniranje i beleženje podataka

veliki opseg merenja

Merenje naprezanja duž sidra

Merenje naprezanja u sidrenoj šipki nakon ugradnje radi se mernim sidrima koje je kombinacija sidra iekstenzometra. Njegov je zadatak odrediti opsege Njegov je zadatak odrediti opsege dubine, na kojimase preuzima opterećenje zbog otpuštajućeg efekta stena. Stoga je koristan za određivanje potrebnihdužina sidra. Mehaničko merno sidro sastoji se od šupljega sidrenog tijela i višestrukog ekstenzometra. Višestrukiekstenzometar čine minijaturne merne šipke koje vode do glave sidra. Pomoću mehaničkog merača skazaljkom, mogu da se odrede promjene u dužini usled produživanja ili sabijanja između pojednih tačakasidrišta. Konstrukcijska dužina treba da odgovara dužini sistemskih sidara. Moguć je bilo koji ugaoizmeđu horizontalnog i vertikalnog postavljanja. Merno sidro je zaliveno celom dužinom na isti način kao isistemska sidra. Tačnost očitavanja merača sa kazaljkom je 0,01 mm.Prednosti su:

zamjenjuje sistemsko sidro

nije potrebna posebna bušotina, može da se koristi standardna oprema za bušenje

jednostavno mehaničko očitavanje

Ispitivanje nosivosti sidra

Ispitivanje nosivosti sidra se radi da bi se odredio stvaran kapacitet nosivosti sidra, u realnim uslovima.Primenom odgovarajuce metodologije odredi se nosivost sidra i taj podatak služi kao merodavan zakonačno dimenzionisanje (određivanje dužine, prečnika i raspored).Proverava se 1 do 5% ugradenih ankera za svako geološko područ je (min 3 kom.).

Nosivost sidra odreduje se stepenastim povećanjem sile čupanja. Posle svakog koraka (stepena)opterećivanja sledi rasterećenje.

Opterećenje se povećava dok ne bude ispunjen jedan od dva kriterijuma:

1. izvlačenje sidra dostigne 40 mm ili2. dostizanje sile koja odgovara granici F-p0,2.

Ukoliko se sidro izvlači, onda se sila kod pomaka od 40 mm označi kao nosivost sidra. Ako se pomak od40 mm ne može dostići, sila izvlačenja se povećava do vrednosti sile koja odgovara granici F-p0,2 čeličnešipke. U ovom slučaju se ne zna tačna nosivost sidra ali je svakako veća od si le dostignute tokomispitivanja.



15

Slika 15- Primer ispunjenja kriterijuma pomeranja

Umesto granice razvlačenja čelika može se koristiti i kriterijum za prekidanje opita da vrednost nanete silene sme biti veća z više od 50% od računski dozvoljenog opterećenja (P≤ 1,5Pr ; Pr – računski dozvoljenoopterećenje.Kod kvalitetno izvedenog posIa, na svakom ispitanom sidru rezultat treba da bude zadovoljavajući.

Slika 16- Primer ispunjenja kriterijuma granice razvlačenja



16

Slika 17- Primer ispunjenja kriterijuma P≤ 1,5P r

Documents

12 - Tekst - Merenja - Osmatranja