Введение к работе
Актуальность пуоблеж. Изучение движений и деформаций естественных и искусственных геодинамических объектов является одной из важнейших задач инженерной геодезии. Систематический геодезический контроль позволяет во-первых дать оценку технической, технологической и экологической безопасности эксплуатации инженерных сооружений, а во-вторых учитывать данные такого контроля при экономической оценке земельных участков и создании кадастра недвижимости.
Большой вклад в становление и развитие работ по определению осадок и деформаций геодезическими методами внесли известные ученые-геодезисты: Асташенков Г.Г., Большаков В.Д., Брайт П.И., Бузук В.В., Бывшее В.А., Васютинский И.Ю., Вовк И.Г., Гуляев Ю.П., Донских И.Е., Жуков Б.Н., Зацаринный А.В.. Зеленский A.M., Клюшин Е.Б., Конусов В.Г., Лебедев Н.Н., Левчук Г. П., Маркузе Ю. И., Михелев Д. Ш., Новак В. Е., Пискунов М. Е., Уставич Г.А., Ямбаев Х.К. и другие.
При исследовании движений и деформаций инженерных сооружений необходимо использование комплексной информации об объекте и внешней среде, включающей данные геодезических, геолого-геофизических, гидрологических, метеорологических и других видов наблюдений. Сложность проблемы моделирования и идентификации взаимодействия инженерных сооружений и грунтов основания приводит к необходимости представления процесса изучения осадочных явлений в виде единой геодинамической системы, в которую в качестве подсистем входят: система "Инженерные сооружения и геологическая среда" ("ИС и ГС"); система комплексных наблюдений за "ИС и ГС"; система математической обработки и интерпретации комплексных наблюдений за "ИС и ГС" в пространстве и времени.
Постановка задачи изучения осадочных явлений , основанная на использовании теории динамических систем и комплексной разнородной информации о состоянии исследуемого объекта , позволяет рассматривать ее не только, как задачу инженерной геодезии, но и в более широком смысле, как задачу инженерной геодинамики по изучению осадок инженерных сооружений и локальных деформаций земной поверхности под воздействием техногенных
факторов. При этом под объектом исследований понимается геодинамическая система "ИС и ГС".
Постановке проблемы и разработке методологии и теории моделирования и идентификации геодинамических систем, включающих и системы инженерной геодинамики, по пространственно-временным рядам разнородных наблюдений посвящены работы В. К. Панкрушна и Е.А.Васильева. Однако вопросы прикладного приложения методологии исследования динамических систем для решения конкретных задач инженерной геодинамики по изучению осадочных процессов требуют выполнения как теоретических, так и методических разработок. Таким образом , проблема моделирования и исследования геодинамических систем "ИС и ГС" по многомерным временным рядам геодезических наблюдений с учетом возмущающих факторов является актуальной.
Цель данной работы : разработка теории и методики моделирования и исследования систем инженерной геодинамики по многомерным временным рядам геодезических наблюдений с учетом возмущающих факторов.
Для реализации указанной цели были решены следующие задачи:
постановка с общесистемных позиций проблемы исследования сложных систем инженерной геодинамики "ИС и ГС" по геодезическим данным;
разработка основных методологических и теоретических положений математического моделирования и идентификации геодинамических систем "ИС и ГС" по многомерным пространственно-временным рядам геодезических наблюдений;
разработка методики исследования осадочных процессов (вертикальных движений) систем инженерной геодинамики "ИС и ГС" на основе построения и идентификации пространственно-временных моделей состояния.
постановка и реализация вычислительного эксперимента по данным натурных наблюдений за осадками зданий и сооружений .
Методы и суедства исследовании. Для решения указанных задач использовались методология системного и функционального подхода , основные положения анализа динамических систем , рекуррентные алгоритмы математической обработки и интерпретации
многомерных временных рядов наблюдений , современные вычислительные средства.
Научная новизна работы заключается в следующем:
впервые взаимодействие грунтов инженерных сооружений и геологической среды представлено как объект инженерной геодинамики в виде геодинамической системы "ИС и ГС";
выполнен анализ основных факторов, оказывающих влияние на поведение геодинамической системы "ИС и ГС" и разработана методика выбора наиболее информативных воздействий;
разработана методика построения математических моделей осадочных процессов на основе использования принципов самоорганизации модели на ЭВМ и рекуррентного алгоритма фильтра Кал-мана-Бьюси (ФКБ);
разработана методика проверки наблюдаемости совместной системы, включающей математическую модель исследуемого процесса (объекта) и уравнения наблюдений.
Практическая значимость результатов разработок заключается в том, что в комплексе они образуют современную технологию моделирования и исследования систем инженерной геодинамики "ИС и ГС" , позволяющую:
оперативно по мере поступления новых результатов наблюдений , выполнять оценку параметров состояния системы "ИС и ГС" и их точностных характеристик;
повысить информативность,достоверность и точность оценивания параметров осадок и деформаций по результатам совместной обработки временных рядов наблюдений;
учитывать негеодезическую информацию (данные геологических, гидрологических и других наблюдений) при определении закономерностей и параметров осадок инженерных сооружений и локальных деформаций земной поверхности;
выбирать наиболее информативные факторы, характеризующие исследуемый осадочный процесс.
Практическая реализация выполненных разработок осуществлена в рамках хоздоговорной научно-исследовательской работы по исследованию осадок зданий и сооружений г.Волгодонска.
Апробация. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались автором: на международном симпозиуме
-D-
КАПГ по современным движениям земной коры, Дагомыс, 1988 г.; на международной конференции "ИНТЕРКАРТО 3", Новосибирск, 1997г.; на IX съезде ВАГО, Новосибирск, 1990 г; на Всесоюзной научно-практической конференции, Воронеж, 1988 г.; на научно-технических конференциях НИИГАиК И НОВАГО В 1986-1997 ГГ.
Стриктура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов и заключения. Список литературы насчитывает 111 наименований отечественных и зарубежных авторов. Общий объем работы составляет 121 страницу, 22 рисунка, 12 таблиц, 8 приложений.
Публикации. Результаты выполненных исследований опубликованы в 10 научных статьях и двух отчетах по научно-исследовательской работе.
