На всех этапах жизненного цикла зданий и сооружений выполняется геодезическое сопровождение электронными средствами измерений – системой лазерного сканирования, беспилотными воздушными суднами и спутниковым оборудованием. При этом получают набор геопространственных данных, которые можно представить в виде цифровой модели. Актуальность настоящей работы – практические рекомендации для построения локальной модели квазигеоида и цифровой модели рельефа (ЦМР) определенной точности. В качестве объектов исследования выбраны локальная модель квазигеоида и ЦМР. Отмечено, что ЦМР часто создается на обширные территории, и тогда на такие модели необходимо создавать локальную модель квазигеоида. Рассматривается задача оценки точности построения таких моделей, решение которой позволит получить лучшее приближение к реальным данным на заданных наборах полевых материалов. Представлен общий алгоритм создания как ЦМР, так и локальных моделей квазигеоида в программном продукте Golden Software Surfer. Построения выполнялись методами пространственной интерполяции. При построении локальной модели квазигеоида для площадного объекта отмечены методы триангуляции с линейной интерполяцией (наименьшее значение средней квадратической погрешности (СКП) интерполяции составило 0,003 м) и кригинга (0,003 м). Наименьшее значение СКП определения высот по контрольным точкам для площадного объекта получено методами естественного соседа (0,004 м) и кригинга (0,004 м). При построении локальной модели квазигеоида на линейный объект выделены методы кригинга (0,006 м) и триангуляции с линейной интерполяцией (0,006 м). Построение цифровой модели рельефа привело к наименьшему совокупному значению оцениваемых параметров: на равнинном участке земной поверхности – метод естественного соседа, для горного участка местности с антропогенным рельефом – метод квадратичного кригинга, для горного участка местности – квадратичный кригинг.
Для эффективной и безопасной разработки месторождений необходимо хорошее геомеханическое обеспечение. Сегодня широко применяют программные комплексы на основе метода конечных элементов для оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород. Для их качественного использования необходимо знание граничных условий и интегральных механических характеристик пород. С этой целью в горном деле всегда применяли натурные наблюдения. Основным источником данных об исходном и техногенном измененном напряженно-деформированном состоянии массива горных пород являются натурные измерения параметров процесса сдвижения. Изменения маркшейдерско-геодезических данных (координат, высот, направлений) за время между циклами измерений позволяют отобразить поле векторов смещения определяемых пунктов. Векторы смещений в совокупности дают представление о фактической картине напряженно-деформированного состояния земной поверхности. На этой основе можно вычислить тензоры деформации на исследуемом участке, направления и размеры сжатий и растяжений, сдвиговые компоненты. Однако есть дифференциальные характеристики любых физических векторных полей – ротор и дивергенция. Дивергенция представляет собой одно число (скаляр), относящееся к определенной точке. Векторное поле в целом может быть описано скалярным полем дивергенции. Дивергенция отражает знак изменения объема в бесконечно малом объеме среды и изменение величины векторов в непосредственной близости от рассматриваемой точки для всех направлений. В статье предлагается метод вычисления дивергенции по дискретным геодезическим наблюдениям смещений только на поверхности изучаемой территории. Для этого необходимо составить формулы, моделирующие поле векторов для любой точки поверхности. Предложено использовать степенные полиномы, описывающие смещения по трем направлениям (x, y, z). По этим формулам можно вычислять векторы поля в любом месте поверхности, значит, формировать векторные трубки. Для них будут далее определяться площади входных и выходных сечений и значения дивергенции. Тем самым повышается качество оценки геодинамического состояния рассматриваемой территории, что позволит более точно выполнять моделирование нарушенного выработками массива горных пород с применением современных программных комплексов.
Предложен вариант проекта концепции топографо-геодезического и картографического обеспечения Арктической зоны РФ на основе использования современных средств и методов, а также приведено ее содержание. Последовательно изложены результаты внедрения в Арктике разработок, выполненных с участием авторов в 1961-1967 и 1975-1992 годах. Подчеркивается стратегическое значение и большое внимание государственных структур к освоению Арктической зоны. Приведены ключевые моменты развития топографо-геодезического и картографического обеспечения для этого региона. Показана роль ведущих научно-исследовательских институтов в этом процессе. Предлагаемая концепция включает шесть этапов. При создании плановой геодезической основы авторы рекомендуют альтернативный инновационный алгоритм определения высоты Н без предварительного вычисления широты В с использованием только спутниковых измерений. Рассмотрен чрезвычайно важный вопрос о преобразовании геодезических координат B, L в плоские прямоугольные координаты x, y. Для территории РФ предложены новые разработки, использующие данные спутниковых определений, новый подход к определению нормальных высот и преобразования пространственных прямоугольных координат в плоские прямоугольные координаты, необходимые для целей картографирования. Показаны необходимые положения, которые должна содержать нормативно-техническая документация по топографической съемке шельфа. Показана важность реализации концепции в связи с определением внешней границы континентального шельфа Северного Ледовитого океана.
Рассмотрены основные вопросы, возникающие при изучении одного из видов горных ударов с разрушением почвы (кровли) горных выработок, проводимых по угольным пластам. Основное внимание уделено прогнозированию горных ударов путем моделирования. Проанализированы фактические данные о произошедших случаях. Освещены факторы, влияющие на возникновение этого вида разрушения. Приведены рассматриваемые модели и численные примеры. Отмечена возможность планирования безопасного ведения горных работ в разных горнотехнических и горно-геологических условиях.
Приведено описание методики моделирования напряженно-деформированного состояния угольного пласта и вмещающего массива горных пород при дегазации. Показан подход к определению входных параметров модели, рассчитываемых с использованием коэффициента пористости и пластового давления газа. Отмечена важность предрасчета значений усадки угольного пласта и оседаний земной поверхности. Приведен механизм формирования зон угольных пластов с повышенным газовым давлением, в которых эффективно газоизвлечение.
Представлены результаты моделирования деформированного состояния прибортового массива горных пород с разной формой борта карьера в плане. Показана методика моделирования. Подчеркнута важность изучения деформационных процессов в прибортовом массиве с учетом нелинейности контура борта.
Отмечается важность корректирования нормативных положений по определению зон повышенного горного давления в современных условиях разработки выбросоопасных угольных пластов. Приведены частные результаты оценки изменения ширины зоны опорного давления в зависимости от длины лавы. Описан механизм формирования техногенных выбросоопасных зон. Показан программный комплекс по построению уточненных зон разгрузки и повышенного горного давления.
Рассмотрен опыт применения наземного лазерного сканирования для создания цифровых трехмерных моделей Шуховской (Шаболовской) башни и определения ее геометрических характеристик, позволяющий повысить надежность эксплуатации объекта.
Описана методика определения прочностных параметров горных пород и оперативная оценка текущего состояния устойчивости прибортового массива.
Статья посвящена оценке и контролю опасных деформаций при возведении котлованов в условиях плотной застройки. Приведены результаты моделирования напряженно-деформированного состояния вмещающего грунта. Показана организация систематических наблюдений за деформированием котлована.
Приводятся предпосылки к реализации мониторинга сдвижения поверхности земли с использованием радарной сканирующей системы GPRI-2. Показаны преимущества такого подхода. Выполнены конкретные наблюдения в рамках мониторинговых измерений.
Приводится сравнение классических методов инструментальных наблюдений за устойчивостью откосов c технологиями съемки, основанными на применении лазерных сканирующих систем, на примере организации системы мониторинга устойчивости отвала фосфогипса ООО «Балаковские минеральные удобрения». Для повышения эффективности работ по мониторингу устойчивости отвалов предлагается использование пространственных моделей объектов, полученных по результатам лазерно-сканирующих съемок.
Статья посвящена вопросу прогнозирования воздействия подземных сооружений на окружающую среду. Рассмотрена система наблюдений за деформацией земной поверхности при сооружении вертикальной выработки. Выполнен предварительный анализ возможного развития деформационного процесса. Приведено сравнение расчетных и фактиеских данных. Даны рекомендации по организации деформационного мониторинга.
Рассматривается вопрос об использовании данных цифровой фотосъемки уступов борта карьера для уточнения коэффициента структурного ослабления пород и его применения при моделировании устойчивости борта карьера при помощи программных комплексов «Phase2» и «НЕДРА».
Рассмотрены существующие нормативные положения в области сдвижения горных пород и охраны инженерных объектов от вредного влияния горных разработок. Подчеркивается о необходимости переработки ряда положений в соответствии с реалиями горного производства. Даны предложения по совершенствованию нормативных положений.
Рассмотрено влияние скорости и дискретности подвигания забоя на деформирование массива горных пород и земной поверхности, на характер сдвижения массива горных пород и форму их разрушения.
Описан подход к прогнозированию и предотвращению динамических разрушений почвы подготовительных выработок. Используется математическое моделирование напря- женно-деформированного состояния массива горных пород. Приводится алгоритм решения нелинейной задачи, который реализован в программных комплексах. Показан механизм разрушения прочного слоя в почве выработки. По результатам исследований разработаны практические рекомендации.
