Карпик А.П., Чешева И.Н., Дмитриев Д.В. Ориентирование подземной геодезической основы. Практикум
скачать (1151.5 kb.)
Доступные файлы (1):
| 1.doc | 1152kb. | 04.12.2011 22:37 |  скачать |
содержание
Загрузка...
- Смотрите также:
- Бреггинс Анни. Ориентирование по тропам [ документ ]
- Глеваский И.В. и др. Практикум. Свекловодство практикум [ документ ]
- Ганопольский В.И.Туризм и спортивное ориентирование [ документ ]
- Технологическая карта на монтаж подземной части здания [ стандарт ]
- Алефиренко В.М., Шамгин Ю.В. Основы защиты информации: Практикум, часть 1 [ документ ]
- Лабораторный практикум - Основы работы в EXCEL [ документ ]
- Горбачев, Дмитриев. Основы теории транспортных систем [ документ ]
- Дмитриев В.А. Обоснование метода получения заготовок [ документ ]
- Гурьянова Л.В. Аппаратно-программные средства ГИС: компьютерный практикум для студентов. Часть 1 [ документ ]
- Алефиренко В.М. Основы защиты информации [ документ ]
- Алпатов А.А. Практикум по правоведению [ документ ]
- Лабораторный практикум ASM [ лабораторная работа ]
1.doc
Реклама MarketGid:
Карпик А.П., Чешева И.Н., Дмитриев Д.В.
Загрузка...
Ориентирование подземной геодезической основы.
Практикум
Электронная версия учебного пособия
Содержание
1.Основные способы ориентирования подземной геодезической основы
2.Уравнивание результатов измерений, выполненных для ориентирования подземной геодезической основы способом соединительного треугольника
2.1. Основные теоретические сведения и последовательность уравнительных вычислений
2.2. Содержание работы и исходные данные
2.3.Пример уравнивания результатов измерений, выполненных для ориентирования способом соединительного треугольника
2.3.1.Исходные данные к примеру
2.3.2.Контроль результатов полевых измерений
2.3.3.Уравнивание соединительных треугольников
2.3.4.Вычисление дирекционного угла линии подземной полигонометрии
2.3.5.Вычисление средней квадратической ошибки ориентирования
3. Ориентирование подземной геодезической основы способом двух шахт
3.1. Основные теоретические сведения и последовательность уравнительных вычислений
3.2. Содержание работы и исходные данные
3.3.Пример обработки результатов ориентирования по способу двух шахт
3.3.1.Исходные данные к примеру
3.3.2.Вычисление приращений координат точек хода основной подземной полигонометрии и отвеса O2
3.3.3.Вычисление размеров ожидаемого влияния источников ошибок на смещение конечной точки подземного полигонометрического хода
3.3.4.Вычисление поправки в исходный дирекционный угол хода подземной полигонометрии
3.3.5.Определение поправок Vbi в измеренные углы
3.3.6.Вычисление поправок VSi в длины линий и поправок V DYi и VDXi в приращения координат
3.3.7.Вычисление средней квадратической ошибки ориентирования способом двух шахт
Список литературы
Контрольные вопросы
Приложение 1
Приложение 2
Основные способы ориентирования подземной геодезической основы
Ориентированием называется процесс передачи дирекционного угла и координат с поверхности в подземные выработки.
При этом координаты с поверхности в подземные выработки передают от точек основной или подходной полигонометрии, а дирекционные углы √ от сторон тоннельной триангуляции.
Характеристики основных способов ориентирования и их точность приведены в табл. 1.
| Способы ориентирования | |||
| Таблица 1 N пп | Название | Точность (mo) | Идея способа |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Магнитный способ | 5' | На поверхности земли, на линии с известным дирекционным углом с помощью буссоли определяют склонение магнитной стрелки. Затем с буссолью спускаются в подземную выработку и по магнитной стрелке, с учетом склонения, определяют дирекционный угол оси выработки или закрепленного направления. |
| 2 | Способ створа двух отвесов | до 30" | Для ориентирования применяют два отвеса, опущенных в ствол шахты и закрепленных на поверхности в створе линии с известным дирекционным углом. В подземной выработке в створе двух отвесов устанавливают теодолит, с помощью которого задают исходное направление. |
| 3 | Способ двух шахт | до 8" | В подземной выработке прокладывается полигонометрический ход, который привязывается к двум опущенным с поверхности отвесам с известными координатами в начале и конце (в промежутке) хода. |
| 4 | Гироскопическое ориентирование | 2" - 3" | С помощью гиротеодолита измеряется азимут направления в любом месте подземной выработки. |
| 5 | Автоколлимационный способ | 8" | Для измерений применяют два автоколлимационных теодолита, один из которых устанавливают на поверхности, а другой - в подземной выработке, а также три зеркальных поворотных устройства: верхнее (ВПУ), среднее (СПУ) и нижнее (НПУ). Совмещение визирных лучей (теодолит на поверхности - ВПУ; ВПУ-СПУ; СПУ-НПУ; НПУ - теодолит в подземной выработке) в одной плоскости позволяет получить дирекционный угол линии в подземной выработке. |
| 6 | Способ соединительного треугольника | 10" - 12" | В ствол опускают два отвеса и на поверхности земли путем необходимых измерений определяют дирекционный угол плоскости двух отвесов, который принимается за исходный базис для определения дирекционного угла линии подземной полигонометрии. |
Анализ способов ориентирования позволяет сделать следующие выводы:
Способ ориентирования двух шахт позволяет получить дирекционный угол линии подземной полигонометрии непосредственно у забоя, а в остальных способах определяется дирекционный угол первой линии у ствола. Однако, способ ориентирования двух шахт применяется только при наличии дополнительных скважин и в том случае, когда трасса тоннеля прямолинейная или имеет большой радиус круговой кривой.
Гироскопическое ориентирование является наиболее прогрессивным способом и позволяет производить контрольные измерения азимутов линий подземной полигонометрии в любом месте подземной выработки.
Ориентирование способом соединительного треугольника, ввиду наличия избыточных измерений, позволяет производить уравнивание результатов измерений
2. Уравнивание результатов измерений, выполненных для ориентирования подземной геодезической основы способом соединительного треугольника
^
В практике строительства железнодорожных тоннелей и тоннелей метрополитена широкое применение для ориентирования подземных выработок получил способ соединительного треугольника.
Геометрическая схема ориентирования приведена на рис. 1. В ствол опускают два отвеса О1 и О2. В точке А, закрепленной на поверхности около ствола, измеряют угол a между направлениями на отвесы и примычный угол w. Также измеряют расстояние а между отвесами и расстояния b и с от теодолита до каждого из отвесов. В результате измерений на поверхности получают соединительный треугольник АBC, в котором измерены три стороны a, b, c и один угол a. По результатам измерений могут быть вычислены значения двух других углов b и c треугольника. По исходному дирекционному углу направления АТ 1, примычному углу w и углам соединительного треугольника можно вычислить дирекционный угол плоскости отвесов О1, О2.
В подземной выработке около ствола закрепляют точку А1, в которой измеряют углы a1 и w1, а также стороны а1, b1, c1 подземного соединительного треугольника. По дирекционному углу плоскости отвесов и примычному углу w1 вычисляют дирекционный угол приствольной линии А 1D1.
Точность ориентирования во многом зависит от формы соединительных треугольников. Места крепления отвесов подбирают так, чтобы форма образованных треугольников была наивыгоднейшей, то есть угол a должен быть не более 3o , а отношение сторон b/a не должно превышать 1,5 [2]. В качестве отвесов применяют стальную проволоку с подвешенными на концах грузами. Для уменьшения амплитуды колебаний грузы опускают в специальные сосуды, наполненные машинным маслом.
Для увеличения надежности и точности ориентирование выполняют при трех положениях отвесов. С этой целью отвесы крепятся к специальному устройству, позволяющему перемещать точки крепления отвесов точно на 15 мм с точностью 0,1 мм, в направлении, перпендикулярном визирному лучу, направленному на отвес с точки А или с точки А1 .
Расхождение в измеренном расстоянии между отвесами на поверхности а и в подземных выработках а1 не допускается более 2 мм [2].
Рис 1. Схема ориентирования
Измеренные углы a и a1 , w и w1 контролируют по формулам:
(1)где l - величина перемещения отвеса, равная 15 мм.
Фактические разности углов вычисляют по формулам:
(2)где w I, wII, wIII и aI, aII, aIII - измеренные углы w и a при трех перемещениях отвесов на поверхности; и по формулам:
(3)где w 1,I, w1,II , w1,III и a1,I , a1,II , a1,III - измеренные углы w и a при трех положениях отвесов в подземных выработках.
Полученные фактические разности сравнивают с их теоретическими значениями. Расхождения не допускаются больше 10" на поверхности и 15" под землей [2].
В соединительных треугольниках измеряют три стороны a, b, c и острый угол a, поэтому возникает одно избыточное измерение, что позволяет производить уравнивание результатов измерений.
Уравнивание производят путем распределения линейной невязки в измеренные длины сторон, оставляя без изменения измеренный угол a, по следующей программе:
По измеренным сторонам a, b и углу a вычисляют значение острого угла b и длину стороны с по формулам:
(4)
(5)Вычисленную длину стороны с сравнивают с фактически измеренной и определяют невязку fs по формуле:
(6)Полученное значение fs распределяют во все три измеренные стороны поровну следующим образом:
(7)Допустимые величины невязок для соединительных треугольников, расположенных на поверхности и в подземной выработке, вычисляют по формулам:
(8)
(9)По уравненным сторонам вычисляют значения углов bур и gур, оставляя без изменения измеренный угол a, по формулам:
(10)Сумма уравненных углов в каждом соединительном треугольнике, вычисленная по уравненным сторонам, может отклоняться от 180o только за счет округления при вычислениях. Эти отклонения не следует допускать более 0,3".
Дирекционный угол стороны подземной полигонометрии А1 D1 (рис. 1) вычисляют по каждому положению отвесов отдельно, используя исходный дирекционный угол линии Т-А на поверхности, значения измеренных примычных углов w, w1 и уравненных углов в соединительных треугольниках. Из трех полученных значений берут среднее арифметическое. Уклонение от среднего арифметического значения трех определений дирекционного угла не следует допускать более 25" [2].
Координаты точек подземной полигонометрии вычисляют по каждому положению отвесов отдельно, используя значения вычисленных дирекционных углов, координаты исходной точки А и уравненные значения сторон bиспр на поверхности и с1испр под землей (рис. 1). Из полученных результатов берут среднее значение координат. Допустимое уклонение от среднего значения координат не должно быть более 3 мм.
Оценка точности выполняемого ориентирования при трех положениях отвесов производится по формуле:
(11)где ma исх - ошибка исходного дирекционного угла;
(mo)s - ошибка ориентирования, возникающая вследствие ошибок измерения сторон в соединительных треугольниках на поверхности и в подземных выработках;
(mo)b - ошибка ориентирования, возникающая под влиянием ошибок измерения углов a и a1, и примычных углов w и w1;
(mo)п - ошибка ориентирования, возникающая вследствие ошибок проектирования точек отвесами.
Величины (mo)s и (mo)b вычисляют по формулам:
(12)где m и m1 - ошибки измерения направлений на поверхности и под землей, равные, соответственно 3" и 4";
ms - средняя квадратическая ошибка измерения сторон, равная 0,8 мм.
Ошибка исходного дирекционного угла maисх стороны тоннельной триангуляции принимается равной 3".
Систематическую и случайные ошибки проектирования направления на глубину шахты в пределах от 20 до 100 м и при расстояниями между отвесами около 5 м принимают равными:
mп сист = 6"; mп сл = 5".
^
Цель работы
Познакомить студентов с ориентированием по способу соединительного треугольника, с технологией, уравниванием результатов измерений и оценкой точности полученных результатов.
Содержание работы
Выполнить контроль результатов полевых измерений.
Произвести уравнивание соединительных треугольников.
Вычислить дирекционный угол исходной стороны подземной полигонометрии и координаты пунктов П3 1418 и П3 1419.
Вычислить среднюю квадратическую ошибку ориентирования.
Исходные данные
Схема ориентирования (рис. 2).
Координаты исходного пункта П3 2010:
X = 4583,493;
Y = 2740,523.
Исходный дирекционный угол направления ΔK - П3 2010 на поверхности αΔK - П3 2010 = 144o 28'39".
Расстояния между отвесами на поверхности и в шахте (табл. 2).
| Таблица 2 Результаты измерений расстояний между отвесами при трех их положениях Обозначения | Положение отвесов | ||
| I | II | III | |
| а (поверхность) | 4,2886 | 4,2872 | 4,2890 |
| а1 (шахта) | 4,2900 | 4,2890 | 4,2904 |
Расстояние между пунктами П3 1418 и П3 1419: S = 50,075 м.
Измеренные углы и расстояния по номеру варианта берутся в прил. 1.
Рис. 2. Схема ориентирования
Материалы к сдаче
Пояснительная записка с описанием производства выполняемых работ на листах формата А4.
Схема ориентирования.
Результаты уравнивания и оценки точности.
Контроль вычисления на ПЭВМ.
Лабораторную работу следует выполнять после изучения основных понятий, ориентируясь на приведенный пример, исходные данные к которому приведены в табл. 3.
^
2.3.1. Исходные данные к примеру
Исходные данные
αK-П3 2010 = 144o28'39";
XП3 2010 = 4583,493 м;
YП3 2010 = 2740,523 м.
| Таблица 3 Результаты измерений соединительного треугольника ВЕРХ Обозначения | Положение отвесов | ||
| I | II | III | |
| а (м) | 4,2883 | 4,2871 | 4,2890 |
| b (м) | 5,4331 | 5,4338 | 5,4324 |
| c (м) | 9,7219 | 9,7215 | 9,7223 |
| α | 0o16'55" | 0o12'40" | 0o21'10" |
| ω | 65o54'28" | 66o04'02" | 65o44'54" |
| НИЗ Обозначения | Положение отвесов | ||
| I | II | III | |
| а1 (м) | 4,2906 | 4,2886 | 4,2926 |
| b1 (м) | 6,8801 | 6,8808 | 6,8794 |
| c1 (м) | 11,1648 | 11,1642 | 11,1654 |
| α1 | 1o13'45" | 1o16'35" | 1o10'55" |
| ω1 | 179o02'59" | 178o58'15" | 179o07'28" |
^
Контроль измеренных расстояний а и а1 между отвесами на поверхности и в шахте при трех положениях отвесов выполняется по формулам:
Контроль измеренных углов α, α1 , ω и ω1 выполняют по формулам (1), (2), (3).
Вычисление разностей Δω выполняют по результатам измерений и их теоретических значений:
ВЕРХ
НИЗ
Вычисление разностей Δα выполняют по результатам измерений и их теоретических значений:
ВЕРХ
НИЗ
Полученные фактические разности отличаются от их теоретических значений в пределах допуска.
^
Уравнивание соединительных треугольников путем вычислений поправок в измеренные длины сторон приведено в таблицах 4 и 5. Уравнивание выполняют по формулам (4) - (9).
| Таблица 4 Уравнивание соединительных треугольников ВЕРХ Обозначения | Положение отвесов | ||
| I | II | III | |
| Sin α | 0,004921 | 0,003685 | 0,006157 |
| Cos α | 0,999988 | 0,999993 | 0,999981 |
| b/a | 1,266959 | 1,267477 | 1,266589 |
| Sin β | 0,006235 | 0,004671 | 0,007798 |
| β | 0o12'26,0" | 0o16'03,5" | 0o26'45,5" |
| Cos β | 0,999980 | 0,999989 | 0,999970 |
| a*Cos β | 4,2882 | 4,2871 | 4,2889 |
| b*Cos α | 5,4330 | 5,4338 | 5,4323 |
| cвыч | 9,7212 | 9,7209 | 9,7212 |
| cизм | 9,7219 | 9,7215 | 9,7223 |
| fs = cвыч - cизм | -0,0007 | -0,0006 | -0,0011 |
| aиспр | 4,2885 м | 4,2873 м | 4,2894 м |
| bиспр | 5,4334 м | 5,4340 м | 5,4327 м |
| cиспр | 9,7217 м | 9,7213 м | 9,7219 м |
Окончательное решение соединительных треугольников приведено в таблицах 6 и 7, в которых по уравненным сторонам aиспр, bиспр, cиспр вычисляют значения βурав и γурав по формулам (10).
В конце вычислений производят контроль суммы уравненных углов в треугольниках, которая должна равняться 180 o с отклонением не более 0,3".
| Таблица 5 Уравнивание соединительных треугольников НИЗ Обозначения | Положение отвесов | ||
| I | II | III | |
| Sin α1 | 0,021452 | 0,022276 | 0,020628 |
| Cos α1 | 0,999770 | 0,999752 | 0,999788 |
| b1/a1 | 1,603529 | 1,604440 | 1,602619 |
| Sin β1 | 0,034399 | 0,035739 | 0,033059 |
| β1 | 1o58'16,5" | 2o02'53,5" | 1o53'40,2" |
| Cos β1 | 0,999408 | 0,999362 | 0,999453 |
| a*Cos β1 | 4,2881 | 4,2859 | 4,2902 |
| b*Cos α1 | 6,8785 | 6,8791 | 6,8779 |
| cвыч | 11,1666 м | 11,1650 м | 11,1681 м |
| cизм | 11,1648 м | 11,1642 м | 11,1654 м |
| fs = cвыч - cизм | +0,0018 м | +0,0008 м | +0,0027 м |
| a1испр | 4,2900 м | 4,2883 м | 4,2917 м |
| b1испр | 6,8795 м | 6,8806 м | 6,8785 м |
| c1испр | 11,1654 м | 11,1645 м | 11,1663 м |
| Таблица 6 Вычисление уравненных значений углов ВЕРХ Обозначения | Положение отвесов | ||
| I | II | III | |
| α | 0o16'55,0" | 0o12'40,0" | 0o21'10,0" |
| Sin α | 0,004921 | 0,003685 | 0,006157 |
| γ | 179o21'38,8" | 179o31'16,5" | 179o12'01,5" |
| Sin γ | 0,011156 | 0,008356 | 0,013955 |
| c/a | 2,266923 | 2,267465 | 2,266494 |
| cиспр | 9,7217 м | 9,7213 м | 9,7219 м |
| aиспр | 4,2885 м | 4,2873 м | 4,2894 м |
| bиспр | 5,4334 м | 5,4340 м | 5,4327 м |
| b/a | 1,266970 | 1,267465 | 1,266541 |
| Sin β | 0,006235 | 0,004671 | 0,007798 |
| β | 0o21'26,0" | 0o16'03,5" | 0o26'48,5" |
| α + β + γ | 179o59'59,8" | 180o00'00,0" | 180o00'00,0" |
| Таблица 7 Вычисление уравненных значений углов НИЗ Обозначения | Положение отвесов | ||
| I | II | III | |
| α1 | 1o13'45,0" | 1o16'35,0" | 1o10'55,0" |
| Sin α1 | 0,021452 | 0,022276 | 0,020628 |
| γ1 | 176o47'57,9" | 176o40'30,8" | 176o55'24,3" |
| Sin γ1 | 0,055832 | 0,057995 | 0,053671 |
| c1/a1 | 2,602657 | 2,603479 | 2,601836 |
| c1испр | 11,1654 м | 11,1645 м | 11,1663 м |
| a1испр | 4,2900 м | 4,2883 м | 4,2917 м |
| b1испр | 6,8795 м | 6,8806 м | 6,8785 м |
| b1/a1 | 1,603613 | 1,604505 | 1,602745 |
| Sin β1 | 0,034401 | 0,035742 | 0,033061 |
| β1 | 1o58'17,1" | 2o02'53,9" | 1o53'40,6" |
| α1 + β1 + γ1 | 180o00'00,1" | 179o59'59,7" | 179o59'59,9" |
^
Расчеты начинают с определения дирекционного угла плоскости отвесов αО1 и αО2 (рис. 2) в соответствии с табл. 8.
| Таблица 8 Вычисление дирекционных углов плоскости отвесов Обозначения | Положение отвесов | ||
| I | II | III | |
| α2010-К | 324o 28'39,0" | 324o28'39,0" | 324o28'39,0" |
| ω | 65 54 28 | 66 04 02 | 65 44 54 |
| α2010-О1 | 30 23 07 | 30 32 41 | 30 13 33 |
| 180o - γ | 0 38 21 | 0 28 44 | 0 47 58 |
| αО1-O2 | 31 01 28 | 31 01 25 | 31 01 31 |
Вычисление дирекционного угла линии подземной полигонометрии П3 1418 - П3 1419 приведено в табл. 9.
| Таблица 9 Вычисление дирекционного угла линии подземной полигонометрии Обозначения | Положение отвесов | ||
| I | II | III | |
| αO1'-O2' | 31o 01'28,0" | 31o01'25,0" | 31o01'31,0" |
| β1 | 1 58 17 | 2 02 54 | 1 53 41 |
| αО1'-1418 | 29 03 11 | 28 58 31 | 29 07 50 |
| 180o - ω1 | 0 57 01 | 1 01 45 | 0 52 32 |
| α1418-1419 | 30 00 12 | 30 00 16 | 30 00 22 |
| α 1418-1419 = 30o 00' 17" | |||
Скачать файл (1151.5 kb.)