Журнал технического нивелирования

Контрольная работа № 1, 2, 3.

Геодезия и маркшейдерское дело.

Преподаватель _____________ __________________

подпись, дата инициалы, фамилия

Студент ГО-14-04121407894 ___________ С.Г.Воронин

номер группы номер зачетной книжки подпись, дата инициалы, фамилия

Красноярск 2016г.

Вариант 6

Задание 1. Камеральная обработка результатов полевых измерений и построение плана теодолитной съемки.

Исходные данные.

Таблица 1.

Точки теодолитного хода	Измеренные горизонтальные углы β	Горизонтальные проложения d, м
град	мин	сек
				66,8
198,99
181,79
261,48
121,99

Выполнение расчетов.

Теодолитная съемка - это горизонтальная (контурная) съемка, при которой снимаются неподвижные местные предметы и контуры, и на основе этого составляется ситуационный план местности.

Теодолитная съемка применяется в равнинной местности в усло­виях сложной ситуации (населенные пункты, застроенные участки, же­лезнодорожные узлы, станции, аэропорты). Полевые работы при теодолитной съемке включают создание планового рабочего обоснования и съемку ситуации. Рабочим обосно­ванием служат теодолитные ходы, представляющие собой системы ло­маных линий, в которых измерены: длины сторон теодолитного хода d, горизонтальные углы между сторонами β и углы наклона δ, если они превышают 2° .

Теодолитные ходы привязываются к пунктам геодезической опорной сети. Целью привязки является нахождение координат X и У одной точки теодолитного хода и дирекционного угла одной из сторон этого хода.

Съемка подробностей заключается в привязке контуров и мест­ных предметов к вершинам и сторонам теодолитного хода. При этом применяют способы: ординат или перпендикуляров, засечек, полярный способ и др.

В результате полевых работ получают журналы измерения углов и длин и абрисы съемки подробностей. После полевых работ приступа­ют к камеральным работам.

Камеральные работы при теодолитной съемке слагаются из вы­числений и графических построений.

Вычислительные работы включают в себя следующие этапы:

- обработка угловых измерений и вычисление дирекционных уг­лов сторон;

- вычисление горизонтальных проекций сторон;

- вычисление приращений координат и координат вершин теодо­литного хода.

В графические построения, имеющие целью получение плана тео­долитной съемки, входят:

- построение координатной сетки;

- нанесение на план вершин теодолитного хода по координатам;

- нанесение на план ситуации;

- зарамочное оформление;

- вычерчивание плана тушью.

Порядок выполнения

1. Вычисление координат вершин теодолитного хода

Вычисление координат вершин теодолитного хода рассмотрим на примере при следующих исходных данных: Х₁ = 1855,56 м; У₁ = 2789,13; α _А-1 = 35°18'00´´; δ _прим = 156°36'30".

Вычисления ведутся в определенной последовательности и запи­сываются в специальной ведомости, приведенной в табл. 1.

Сначала рассчитывают угловую невязку теодолитного хода:

f_β= ∑β_изм- ∑β_теор (1)

где ∑β_изм - сумма внутренних измеренных углов полигона;

∑β_теор -теоретическая сумма внутренних углов полигона, определяемая по формуле

∑β_теор=180°(n-2) (2)

где п - число углов полигона.

Сравнивают полученную невязку с допустимой, рассчитанной по формуле

f_βдоп=1´√n (3)

Если фактическая угловая невязка не превышает допустимую (f_β ≤ f_βдоп.. то ее распределяют с обратным знаком поровну на все углы. Поправка в каждый угол

δ_β =- f_β/n (4)

При распределении угловой невязки необходимо обратить внима­ние на соблюдение условия

∑ δ_β= - f_β.

Затем вычисляют исправные углы по формуле:

β_1испр= β1+ δ_β (5)

Контроль:

∑βиспр=∑βтеор

По дирекционному углу исходной стороны А-1 и примычному уг­лу β прим (рис. 1) определяют дирекционный угол первой стороны полигона:

α _1-2= α _А-1 ±180°+βприм (6)

По исправленным горизонтальным углам находят дирекционные углы сторон полигона, помня о том, что в теодолитном ходе измерены правые по ходу углы:

α _2-3= α _1-2 ±180°-β₂прим и т.д.

Контроль

α _1-2= α _5-1 ±180°+β₁прим

Табличные углы (румбы) r вычисляют в зависимости от четверти, в которой находится дирекционный угол.

По формулам прямой геодезической задачи вычисляют прираще­ния координат:

DC = d • соs α= ±d • соs г ; (7)

DU= d • sin α= ±d • sin г

где г - румб соответствующего дирекционного угла.

Знаки приращения координат зависят от того, в какой четверти находится данное направление (табл. 2). Четверть определяется по зна­чению соответствующего дирекционного угла.

Таблица 2

Знаки приращения координат в четвертях

Приращения	Четверти
координат	I	II	III	IV
DC	+	-	-	+
DU	+	+	-	-

Вычисление невязки в приращениях координат:

fх=∑DC; fy=∑DU (8)

Для определения допустимости невязок fх и fy считают абсолютную линейную невязку полигона:

fабс= (9)

считают относительную невязку:

fотн =fабс/Р=1/N (10)

где Р –периметр полигона, м.

Относительная невязка сравнивается с допустимой, в данном случае fдоп=1/2000. Если условие fотн≤ fдоп, невязки fх и fy распределяют на приращения пропорционально длинам сторон с обратными знаками. Поправки в приращения координат считают:

δх= -fх×d/Р δy=-fy×d/Р (11)

Контроль:

∑ δх=- fх, ∑ δy=- fy

Вычисляют исправленные приращения координат:

Dхиспрi=Dхi+ δхi (12)

Dyиспрi=Dyi+δyi

Контроль:

∑DCиспр=0 ∑DUиспр=0

Вычисляют координаты всех вершин полигона:

х_n=х _n-1+Dх_испр (13)

y_n=y _n-1+Dy_испр

Контроль:

х₁=х ₅+Dх_{испр 5}

y₁=y ₅+Dy_испр5

По результатам вычисления оформляют Ведомость вычисления координат вершин теодолитного хода (таблица 3).

Построение плана теодолитной съемки.

Построение плана теодолитной съемки производится в следующем порядке: построение координатной сетки, нанесение по координатам точек теодолитного хода, нанесение ситуации, зарамочное оформление и вычерчивание плана тушью. Построение координатной сетки может быть выполнено двумя способами:

с помощью масштабной линейки и циркуля-измерителя;

с помощью линейки Дробышева.

Построение координатной сетки первым способом применяется тогда, когда нужно вычертить координатную сетку с небольшим числом квадратов.

Нанесение по координатам точек теодолитного хода. Сначала находят квадрат, в котором лежит данная точка.

Затем определяют приращения координат этой точки над координатами юго-западного угла:

Выражая отрезки ∆х и ∆у в масштабе плана и откладывая их по соответствующим осям квадрата, строят точку 1.

Аналогично на план наносят и другие вершины теодолитного хода. Правильность нанесения вершин теодолитного хода проверяют:

по длинам сторон теодолитного хода (допустимое расхождение не более 0,4 мм);

по дирекционным углам сторон;

по внутренним углам при вершинах теодолитного хода.

После нанесения и нумерации точек теодолитного хода соединяют их прямыми линиями и приступают к нанесению на план ситуации.

Нанесение ситуации. Зарамочное оформление. Вычерчивание плана тушью

Нанесение на план ситуации производят от сторон и вершин тео­долитного хода согласно абрисам съемки.

При накладке ситуации на план расстояния откладывают при помощи циркуля-измерителя и масштабной линейки, а углы - транспортиром, перпендикуляры к сторонам восставляют прямоугольным треугольником. Все вспомогательные построения выполняют тонкими линиями. Значения углов и расстояний, приведенные в абрисе, на плане не показываются (рисунок 1).

Задание 2. Продольное инженерно-техническое нивелирование.

Для определения высоты точек трассы по ним прокладывается нивелирный ход.

Нивелирование выполняется техническим нивелиром способом из середины. Рабочее расстояние от нивелира до рейки - 100 м, в особо благоприятных условиях (в равнинной местности) - до 150 м, в неблагоприятных - 50 м и менее.

На каждой станции две точки пикетажа являются связующими, а остальные (плюсовые и точки поперечника) - промежуточными. При ℓ= 50 м связующими, как правило, служат пикетные точки; при ℓ = 100 м - пикетные точки с четными номерами; при ℓ= 150 м - каждая третья пикетная точка (0, 3, 5,...). При сложном рельефе связующими точками могут быть плюсовые точки

Нивелир на станции устанавливается примерно на равных расстояниях от связующих точек в створе или вне створа нивелируемой линии. Неравенство плеч не должно превышать 5 м.

При нивелировании с двусторонними рейками отсчеты по рейкам на каждой станции берут с точностью до мм в приведенной ниже после­довательности:

отсчет по черной стороне задней рейки (а1);

отсчет по черной стороне передней рейки (b1);

отсчет по красной стороне передней рейки (b2);

отсчет по красной стороне задней рейки (а2);

отсчет по черной стороне задней рейки, устанавливаемой после­довательно на промежуточных точках (с1 ,с2 и т.д.).

Прежде чем перейти на следующую станцию, необходимо сделать контроль результатов измерений: разность превышений по черной и красной сторонам реек не должна превышать ±10 мм, т.е.

hч-hкр ≤ ±10мм, (14)

где - hч= а1 - b1; hкр= а2 – b2.

При соблюдении данного условия за окончательное значение берется среднее:

(15)

Точки поперечника обычно нивелируют одновременно с основными точками пикетажа как промежуточные точки. При нивелировании крутых ровных скатов приходится брать в качестве связующих дополнительные х-е точки, не являющиеся характерными точками рельефа.

Для проектирования профиля дороги по намеченной трассе проложен ход инженерно-технического нивелирования между исходными реперами X и XII. Расстояние между пикетами - 100 м. Отметки исходных реперов взяты согласно варианту и записаны в журнал геометрического нивелирования. По результатам съемки оформляют Журнал технического нивелирования (таблица 4).

Журнал технического нивелирования

Таблица 4

Номе­ра стан­ций	Но­мера пике­тов	Отсчеты по рейке	Пре­выше­ние h, мм	Среднее превышение hсp, мм	Гори­зонт прибора ГП, м	Абсолютн-ая отметка Н,м	Про­филь-ные отмет- ки Нпроф ,м
Задний а	Перед ний b	Промежу-точный с
	RpX							450,125	20,12
						0161+3
	ПКО							450,289	20,29
	ПКО							450,289
						2487+3
	ПК 1							452,779	22,78
	ПК 1							452,779
						1226+3
	ПК 2							454,008	24,01
	ПК 2							454,008
					-2212	-2211+3
	ПКЗ				-2210			451,800	21,80
	ПКЗ							451,800
					-1904	-1905+3
	ПК 4				-1905		452,612	449,898	19, 90
	+35							451,032	21,03
	ПК 4							449,898
					-1454	-1453+3
	ПК 5		2,489		-1452			448,448	18,45
			7,273
	ПК 5							448,448
	ПК 6							445,951	15,95
					-2501	-2500+3	448,843
	Л25				-2499			446,332	16,33
	Л16							446,767	16,77
	+45							447,111	17,11
	П10							446,804	16,80
	П25							446,127	16,13
Постраничный контроль	∑а=51030	∑b=59418		∑h=-8388	∑hср=-4194
Номе­ра стан­ций	Но­мера пике­тов	Отсчеты по рейке	Пре­выше­ние h, мм	Среднее превы­шение hсp, мм	Гори­зонт прибора ГП, м	Абсо­лютная отметка Н,м	Про­филь-ные отметки Нпроф ,м
Задний а	Перед-ний b	Проме жуточ ный с
	ПК 6							445,951
					-1625
						-1627+2
	ПК 7				-1629			444,326	14,33
	ПК 7							444,326
					-2617
						-2617+3
	ПК 8				-2617		444,645	441,712	11,71
	+54							443,637	13,64
	+82							441,961	11,96
	ПК 8							441,712
						0259+3
	ПК 9						443,540	441,974	11,97
	+61							440,865	10,86
	ПК 9							441,974
						0066+3
	ПК 10							442,043	12,04
	ПК 10							442,043
						2083+3
	ПК 11							444,129	14,13
	ПК 11							444,129
						2475+3
	ПК 12						446,678	446,607	16,61
	+34							446,502	16,50
	ПК 12							446,607
						1541+3
	ПК 13							448,151	18,15
	ПК 13							448,151
						2379+3
	RpXII							450,533	20,53
Постранич­ный контроль	∑а = 67264	∑b = 58148		∑h = 9116	∑hср = 4558

Порядок выполнения.

Сначала вычисляем превышения между связующими точками, пользуясь отсчетами по черным (а_ч,b_ч) и красным (а_кр, b_кр) сторонам реек:

h_ч=a_ч-b_ч и h_кр,= а_кр-b_кр,

Если hч – hкр <10мм, то находят среднее значение вычисленных превышений с округлением до мм, затем выполняют постраничный контроль.

(16)

Затем вычисляют высотную невязку хода по формуле:

fh =∑hср - (Нкон – Ннач), (17)

где Нкон = Н_RpХ ; Ннач= Н_RpXII; -сумма средних превышений.

Сравниваем фактическую невязку с допустимой, определяемой по формуле:

fhдоп= ± 50мм , (18)

где L - длина хода, км.

(-4,194+4,558)-(450,533-450,125)=-0,044м=-44мм

50·√1,45=60мм>44 мм

Так как фактическая невязка не превышает допустимую, распределяют ее с обратным знаком поровну на все превышения хода. Поправку в превышение округляем до мм,

δh = =+3мм (в нашем случае).

Исправленное превышение:

h_испр=hi+δn , (19)

По исправленным превышениям последовательно вычисляют отметки связующих точек:

Нпк0 = НRpХ+ hиспр;

Нпк1 = Нпк0+ h2испр;

Контролем правильности вычислений отметок является получением известной отметки RpXII (конечной точки хода).

После увязки нивелирного хода и вычисления отметок связующих точек находят отметки промежуточных точек через горизонт прибора

ГП1=Н1+а1; ГП2=Н2+b2 (20)

где H1, Н2 - отметки заднего и переднего пикетов; a1, b1 - отсчеты по черной стороне реек, установленных, соответственно, на заднем и переднем пикетах;

Нпром = ГПср –С (21)

где ГПср- средний горизонт прибора на станции;

С – отсчет по черной стороне рейки, установленной на промежуточной точке.

Построение продольного профиля.

Продольный профиль является важнейшим итоговым документом технического нивелирования. Он необходим при вертикальной планировке оси сооружения и для производства земляных работ.

Продольный профиль составляется по данным нивелирного журнала и пикетажной книжки и вычерчивается на миллиметровой бумаге. Предлагается вычертить профиль участка трассы ПК0-ПК6 в масштабах: горизонтальном - 1:2000, вертикальном - 1:200.

Вычерчивание профиля производим в определенной по­следовательности, приведенной ниже.

Вначале выбираем условный горизонт таким образом, чтобы линия профиля не пересекала линию условного горизонта и находилась выше ее на 5-10 см. Отметка условного горизонта должна быть кратной 10 м.

Строят сетку профиля.

На линии условного горизонта откладываем пикеты и плюсовые точки. В каждой из полученных точек восстанавливаем перпендикуляры и на них в принятом вертикальном масштабе откладываем профильные (условные) отметки Нпром =Набс - УГ с округлением до см. Соединив концы перпендикуляров прямыми линиями, получаем фактический профиль трассы (черный профиль). Линия черного профиля, а также все линии и подписи в графах 3, 6, 7 (см. рисунок 2).

Строят проектный (красный) профиль поверхности. Проектную (красную) линию выбирают с учетом минимума земляных работ по выемке и насыпке грунта. При этом выбранный проектный уклон не должен превышать заданной величины уклона в зависимости от технических требований, предъявляемых к проектируемому сооружению.

Проектный уклон трассы вычисляем по формуле:

(22)

где h - превышение концов красной линии, определяемой по графику,

h = Нккр - Ннкр;

d- горизонтальная длина этой линии.

Определяем красные отметки точек трассы. Красная отметка ПК0 берется графически с профиля; красные отметки последующих точек находят по формуле:

(23)

где Н₀^кр- отметка нулевого пикета;

i - допустимый уклон траншеи;

dn -расстояние от нулевого пикета до n-й точки.

Вычисляют рабочие отметки, вычитая из красной отметки точки черную отметку этой же точки. Рабочие отметки показываем высоту насыпи (знак +) или выемки грунта (знак -) в данной точке и являются основным показателем для производства земляных работ.

Находят синие отметки, т.е. отметки нулевых работ. В этих точках не нужно производить земляных работ, т.к. рабочие отметки равны 0. Положение этих точек на трассе необходимо знать с точностью до 0,1 м, т.к. от них ведутся земляные работы.

Расстояния до точек нулевых работ определяются по формуле:

х = , (24) где а и b- рабочие отметки;

х - расстояние от ближайшего пикета или плюсовой точки до точки нулевых работ:

d - расстояние между рабочими отметками.

Задание 3. Решение задач по плану горных работ карьера

Описание плана горных работ.

На участке карьерного поля разведка велась по трем разведочным линиям, на каждой из которых имеется по три разведочные скважины. Мощность полезного ископаемого колеблется от 30,61 до 38,97 м, скважины пробурены в 1965 году. Разработка месторождения ведут по направлению с юга на север, пять вскрышных и один добычной уступ. Внутренние отвалы формируются бульдозером. На фронте горных работ имеется оползень, время проявления 16 мая 1990 г. Направление оползня с севера на юг, он расположен на двух вскрышных и одном добычном уступах. Размер оползня: с востока на запад- 120 м, с юга на север -65 м, величина смещения оползня -45 м. Для осушения почвы пласта в районе оползня пройдена дренажная выработка. Дренажная выработка для осушения оползня на северо-востоке примыкает к основной дренажной системе карьера, проложенной для осушения карьерного поля от атмосферных и грунтовых вод. Уклон дренажной системы с востока на северо-запад, от 1°08´ до 0°. По всему фронту горных работ имеются межуступные лестницы для безопасного передвижения людей. Основное добычное и вскрышное оборудование –экскаваторы типа ЭКГ. Вскрыша вывозится железнодорожным транспортом. Вскрышные железнодорожные пути на уклонах 8-19‰. Доставка полезного ископаемого ведется двумя конвейерами, углы наклона которых 5°30 и 6°

Определение геометрических параметров угольного пласта.

Угол падения пласта δ определяют по плану изолинии кровли пласта.

Угол падения пласта полезного ископаемого вычисляют по формуле

δ= arctg (h/d), (25)

где h-превышение концов отрезков на плане вкрест простирания пласта, м,

d- горизонтальная проекция отрезка, м.

δab = arctg(16/180)=5º07′56″

δbc = arctg (21,8/296)=4º12′10″

δde= arctg (10,1/230)=2º30′46″

δef = arctg (27,8/260)=6º10′20″

Глубину залегания пласта L (разность отметок устья скважины и кровли пласта), мощность пласта определены для следующих скважин:

СКВ 13-65 L=181,4-101,1= 80,3 м, m=33,20 м,

СКВ 9-65 L= 179,1-117,1=62,0 м, m=30,61 м,

СКВ 21-65 L= 189,4-138,9=503,5 м, m=32,63 м,

СКВ 74-65 L= 175,0-88,2=86,8 м, m=36,12 м,

СКВ 48-65 L= 180,4-98,3=82,1 м, m=35,18 м,

СКВ 14-65 L=188,2-126,1=62,1м, m=32,10 м,

СКВ 70-65 L= 185,8-102,8=83,0 м, m=38,97 м,

СКВ 94-65 L= 185,6-108,6= 77,0 м, m=33,01 м,

СКВ 23-65 L= 186,4-126,5= 59,9 м, m= 32,84 м,

Высоту уступа (отвала) вычисляют по формуле:

hср = (26)

где zb, zh - отметки соответственно верхней и нижней бровок уступа,

nb, nн, - количество отметок по верхним и нижним бровкам, соответственно.

Высота верхнего вскрышного уступа составляет:

Высота добычного уступа:

Высота отвала:

Определение углов наклона уступов:

Первого вскрышного

δ = arctg =53º03′40″

Добычного:

δ = arctg =72º53′50″

Угол наклона отвала:

δ = arctg =30º51′30″

Для определения ширины рабочей площадки измеряем расстояние от нижней бровки верхнего уступа до верхней бровки нижнего уступа в нескольких местах карьера.

Горизонт 172,2м, T1=1,3*20=26м,

Горизонт 164,3м, Т2=1,5*20=30м,

Горизонт 141,1 м, Т3=1,6*20=32м.

Угол откоса борта карьера δ- угол между линией, проведенной из нижней бровки нижнего уступа к верхней бровке верхнего уступа и горизонтом.

δ1 = arctg =23º35′31″

δ2 = arctg =20º56′14″

δ3 = arctg =21º33′36″

Строят вертикальный разрез по линии АВ, расположение которой определяется по значению ординаты Y=522220м. Для этого отмечают пересечение уступов и отвалов с линией АВ, затем эти расстояния переносят на горизонтальную линию разреза. Соединяют точки, получаем профиль борта карьера. Строят пласт полезного ископаемого по отметкам скважины. Чертеж оформляют в соответствии с условными обозначениями, в масштабе 1:2000.

Глубину проходки дренажной выработки находят по формуле:

h = Нзп ·Ндр

где Нзп- высотная отметка земной поверхности, м: Ндр -Высотная отметка дренажной выработки, м.

ha =184,5-73,1=111,4м;

he =184,2-74,0=110,2м;

hd =186,3-76,1=110,2м;

ht = 185,0-74,1=110,9м.

Рассчитывают геометрические элементы (разбивочный угол β и расстояние d для выноса разведочной скважины №1 с проекта в натуру, если известны координаты выносимой скважины х1 =3115993,6; у1 =522863,4 и координаты пункта М опорной геодезической сети в метрах- хм =3115886,4; ум =522756,0; z_M =185,82 и дирекционный угол исходного направления αмк =266°32'30"

β= αт1- αтк

∆хт1=3115993,6 - 3115886,4= 107,2 м

∆ут1 = 522863,4-522756.0 = 107,4 м

= = 1,001866; отсюда τм1=45°03'20"

αт1= τ =45°03'20"

β = 266°32'30" - 45°03'20" = 221°29'10"

dм1= = = 151,7 м.