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:

fβ= ∑βизм- ∑βтеор (1)

где ∑βизм - сумма внутренних измеренных углов полигона;

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

∑βтеор=180°(n-2) (2)

где п - число углов полигона.

Сравнивают полученную невязку с допустимой, рассчитанной по формуле

fβдоп=1´√n (3)

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

δβ =- fβ/n (4)

При распределении угловой невязки необходимо обратить внима­ние на соблюдение условия

∑ δβ= - fβ.

Затем вычисляют исправные углы по формуле:

β1испр= β1+ δβ (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= Журнал технического нивелирования - student2.ru (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:

хnn-1+Dхиспр (13)

yn=y n-1+Dyиспр

Контроль:

х15+Dхиспр 5

y1=y 5+Dyиспр5

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:

Журнал технического нивелирования - student2.ru (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  
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    
Журнал технического нивелирования - student2.ru Журнал технического нивелирования - student2.ru Журнал технического нивелирования - student2.ru  
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  
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    
Журнал технического нивелирования - student2.ru Журнал технического нивелирования - student2.ru Журнал технического нивелирования - student2.ru  
                           

Порядок выполнения.

Сначала вычисляем превышения между связующими точками, пользуясь отсчетами по черным (ач,bч) и красным (акр, bкр) сторонам реек:

hч=aч-bч и hкр,= акр-bкр,

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

Журнал технического нивелирования - student2.ru (16)

Затем вычисляют высотную невязку хода по формуле:

fh =∑hср - (Нкон – Ннач), (17)

где Нкон = НRpХ ; Ннач= НRpXII; -сумма средних превышений.

Сравниваем фактическую невязку с допустимой, определяемой по формуле:

fhдоп= ± 50мм Журнал технического нивелирования - student2.ru , (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 = Журнал технического нивелирования - student2.ru =+3мм (в нашем случае).

Исправленное превышение:

hиспр=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:

Журнал технического нивелирования - student2.ru (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:

Журнал технического нивелирования - student2.ru (23)

где Н0кр- 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 = Журнал технического нивелирования - student2.ru , (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 = Журнал технического нивелирования - student2.ru (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:

Журнал технического нивелирования - student2.ru

Высота добычного уступа:

Журнал технического нивелирования - student2.ru

Высота отвала:

Журнал технического нивелирования - student2.ru

Определение углов наклона уступов:

Первого вскрышного

δ = arctg Журнал технического нивелирования - student2.ru =53º03′40″

Добычного:

δ = arctg Журнал технического нивелирования - student2.ru =72º53′50″

Угол наклона отвала:

δ = arctg Журнал технического нивелирования - student2.ru =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 Журнал технического нивелирования - student2.ru =23º35′31″

δ2 = arctg Журнал технического нивелирования - student2.ru =20º56′14″

δ3 = arctg Журнал технического нивелирования - student2.ru =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; zM =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

Журнал технического нивелирования - student2.ru = Журнал технического нивелирования - student2.ru = 1,001866; отсюда τм1=45°03'20"

αт1= τ =45°03'20"

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

dм1= Журнал технического нивелирования - student2.ru = Журнал технического нивелирования - student2.ru = 151,7 м.

Наши рекомендации