Задача1. Определить отметку точки на плане с горизонталями
аналитическим способом.
h — высота сечения (h = 1 м)
а — расстояние от нижней горизонтали до искомой точки J_
НА = 310,00 + 30 • 10 = 310,33 м.
Задача2. Определить уклон линии на плане с горизонталями.
Задача3. Определить румб линии 1-2, если азимут ее равен 152° 43′. Величина азимута говорит, что линия расположена во II четверти. Для второй четверти
Задача 4. Определить отметку последующей точки через отметку предыдущей по следующим данным:
отметка начальной точки — Н, = 29,750 м
отсчет по задней рейке — 3 = 1730
отсчет по передней рейке — П = 2810
(эта задача на способ нивелирования «из середины»).
1. Определение отметки точки через превышение.
h = 3 – П = 1730 – 2810 = -1080
Н2 = Н, – h = 29,750 – 1.080 = 28,670 м.
2. Определение отметки через горизонт инструмента.
ГИ = Н, + 3 = 29,750 + 1,730 = 31,480 м
Н2= ГИ – П = 31,480 – 2,810 = 28,670 м.
Задача5. Определить отметку последующей точки через отметку предыдущей по следующим данным:
отметка начальной точки — Н, = 72,800 высота инструмента — i = 1450 отсчет по передней рейке — П=680 (способ нивелирования «вперед»).
1. Определение отметки точки через превышение — h. h =/-П=1450-680=+770 H2=H,+/z=72,800+0,770=73,570 м.
2. Определение отметки точки через горизонт инструмента — ГИ. ГИ=Н,+/=72,800+1,450=74,250 м Н2=ГИ-П=74,250-0,680=73,570 м.
Задача6. Определить прямоугольные координаты последующей точки (т.2) через координаты предыдущей (т.1) по следующим данным:
координаты первой точки — X, = 4250 м. У,=6730 м; расстояние до следующей точки 2= 120,10 м; направление линии 1-2, т.е. ее дирекционный угол — L, 2=48°30’=ч. (такую задачу называют прямой геодезической задачей).
Для определения координат точки 2 сначала нужно найти приращения координат: ∆ X; ∆ У. Затем сами координаты Х2;У2.
1. Определение приращений координат.
∆ X=dx cos г = 120,10×0,6626=79,51м
∆ y=dx sin г = 120,10х0,7490=89,95м.
2. Определение координат точки 2.
Х2=Х,+∆ Х=4250+79,51=4329,51м
У2=У,+∆ У- 6730+89,95=6819,95м.
| Точки стояния | Точки Визиро- вания | Положение вертикального круга | Отсчёт по верти кальному кругу | Место нуля МО | Угол наклона | вычисления |
| Теодолит Т30 | ||||||
| А | В | КЛ КП | 3˚ 34′ 176˚ 27′ | +0 ˚00,5′ | 3 ˚33,5′ | МО=(3˚ 34’+360°+(176˚ 27’+180°)) ̸ 2= =360°00,5´=0°00,5´ ν=3˚ 34’+360°-(176˚ 27’+180°) ̸ 2= =3°33,5´ |
| С | КЛ КП | 352 ˚33′ 187 ˚ 29′ | +0 ˚01.0′ | -7 ˚28′ | МО=(352°33´+(187˚29’+180°)) ̸2=360°00,5=0°01,0´ ν=(352°33´-(187˚29’+180°)) ̸ 2=-7°28,0´ | |
| Теодолит 2Т30П | ||||||
| А | В | КЛ КП | +2 ˚16′ -2 ˚15′ | +0 ˚00,5′ | +2 ˚15,5′ | МО=(+2 ˚16’+(-2 ˚15′)) ̸ 2=++0 ˚00,5′ ν=(+2 ˚16′-(-2 ˚15′)) ̸ 2=+2 ˚15,5′ |
| С | КЛ КП | -4 ˚34′ +4 ˚33′ | -0 ˚00,5′ | -4˚ 33,5  |
МО=(-4 ˚34’+4 ˚33′) ̸ 2=-0 ˚00,5′ ν=(-4 ˚34′-(+4 ˚33′)) ̸ 2=-4˚ 33,5 – |
Задача 7. Вычислить погрешность вертикального круга и подсчитать величину вертикального угла.
Задача 8. Решить обратную геодезическую задачу, т.е. найти расст+ояние между двумя точками и направление этой линии (румб, азимут),
если координаты начала и конца линии следующие: X,=320,50 м; Х2=230,70 м; У =780,20 м; У2=900,10 м.
1. Определение приращений координат.
∆ х=х2-х =230,70-320,50=-89,80 м
Знаки приращений говорят, что линия расположена во II четверти (ЮВ).
3. Величина румба определяется по формуле
4. tgr= 
= 
=1,33518931
по тангенсу найдем величину румба — 53° 10′:ЮВ
3. Расстояние между точками (d, 2) найдем по теореме Пифагора:
d1-2= 
= / 
89,80 2 + 119,90 2 = д/22440,05 = 149,8м.
поверка : d1-2=∆x ̸ 2=89,80 ̸ cos53° 10′ =149,8м или
d1-2=∆y ̸ sinα=119,90 ̸ sin 53°10=149,8м
Задача 9. Подготовить данные для построения картограммы земляных работ, т.е. подсчитать черные, красную и рабочие отметки по следующим данным нивелирования поверхности
Отметка репера — HRp = 18,700. Отсчет по рейке на репере — а = 1,300.
Для определения черных отметок точек площадки нужно найти горизонт инструмента ГИ= Н^ + а = 18,700+1,300=20,000.
Вычитая из горизонта инструмента отсчеты по рейкам, определим черные отметки соответствующих точек: Н = ГИ—b :
Нч1 = 20,000-1,350 – 18,65 м.
Нч2 = 20,000-1,490 = 18,51 м.
Нч3 = 20,000-1,570 = 18,43 м.
Н»4 = 20,000-1,700 = 18,30 м.
Нч5 = 20,000-1,430 = 18,51 м.
Н]6 = 20,000-1,510 = 18,49 м.
Нч7 = 20,000-^590 = 18,41 м.
Нч8 = 20,000-1,720 = 18,28 м.
Н*9 = 20,000-1,470 = 18,53 м.
Нч10 = 20,000-1,540 = 18,46 м.
Нч11 = 20,000-1,610 = 18,39 м.
Нч12 = 20,000-1,750 = 18,25 м.
Красная (проектная) отметка подсчитывается по формуле:
Н, — отметки точек, принадлежащих только одному квадрату (1,4,9,12);
Н2 — отметки точек, общих для двух квадратов (2,3,8,11,10,5); Н4 — отметки точек общих для 4 квадратов (6,7).
„ 73,73 + 2 x 110,64 + 4 х 36,90 , ,Л
Рабочие отметки подсчитываются по формуле: Н =Н —Н
Нр1 = 18,40-18,65 = -0,25 м. Р » P ‘
Н 2 = 18,40-18,51 = -0,11 м.
Н^ – 18,40-18,30 = +0,10 м.
Н J = 18,40-18,57 – -0,17 м.
Н’ = 18,40-18,49 = -0,09 м.
Н , = 18,40-18,41 = -0,01 м.
6. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
1. Понятие о географических и прямоугольных координатах.
2. Назначение и устройство теодолита (Т-30). Виды теодолитов. Геометрическая схема.
3. Геометрическое нивелирование способом «из середины», его схема.
Определить отметку точек 1 и 2 на плане с горизонталями аналитическим путем.
Выбрать необходимый масштаб и определить уклон линии 1-2
1. Что такое отметка точки, превышение, абсолютная и относительная отметки?
2. Как установить теодолит в рабочее положение?
3. В чем суть нивелирования способом «вперед», его схема.
Определить уклон линии 1-2 на плане участка с горизонталями, если hсеч=0,25м ,М 1:100,Н=99,75м
Вариант 3
1. Дайте определение основным видам геодезических чертежей.
2. Как выполняются основные поверки и юстировка теодолита (Т-30)?
3. В чем суть геодезического обоснования, его виды?
Дан дирекционный угол 
. Дан дирекционный угол .
Определить румб r ,знаки приращений координат 
, 
| № | Дирекционный угол  |
Румб, r | Знак  |
Знак  |
| 128° 25′ | ||||
| 331°′ 48′ | ||||
| 12°12′ |
1.Масштабы, применяемые для составления геодезических чертежей
2 Как измеряется горизонтальный угол с помощью теодолита? (Способ приемов.)
3 Порядок нивелирования трассы, ведение журнала нивелирования.
По результатам нивелирования и известной отметке точки вычислить отметку точки В через превышение, а отметку точки С через горизонт инструмента. Вычертить схему нивелирования и показать на ней все известные и вычисляемые величины
| № | точки | Отсчёты по рейке, мм |
| задние | передние | проме- жуточ- ные |
| НА=150,84 | А В С |
1 Перечислите основные виды условных знаков для геодезических чертежей. Дайте их характеристику.
2. Как с помощью теодолита измеряется вертикальный угол? Необходимые вычисления.
3. Для чего делается нивелирование поверхности? Как выполняется эта работа? Как вычисляются черные, красные и рабочие отметки точек площади?
Определить отметку последующей точки через отметку предыдущей точки при способе нивелирования «вперед» по следующим данным (решить двумя способами):
Н =42,83м0; 1=1470мм ; П=0850мм; найти Н2=?
1. Что такое рельеф, его типовые формы, как рельеф изображается с помощью горизонталей?
2. Как с помощью теодолита построить заданный горизонтальный угол?
3. В чем суть способов выноса на местность основных точек сооружения (полярного, координат, засечек)?
Определить прямоугольные координаты последующей точки (т.2), если известны координаты первой точки: Х,=2830 м, У,=4270 м.
Дано расстояние между этими точками d, 2 = 173,80 м и направление линии 1-2, т.е. ее дирекционный угол 0 45 1 (cos3 0 45 1 =0.99786; sin3 0 45 1 =0.03272);длина ленты l=19,992м; температура воздуха при измерении t=-10 0 С.Определить длину линии для перенесения её на местность.
Вариант14
1.Что такое план и карта и в чём их основные различия ? Чему равна графическая точность и что такое точность масштаба?
2.Как провести простейшую съёмку небольшого участка? Что такое глазомерная съёмка?
3.Чему должна быть равна теоретическая сумма углов в замкнутом и разомкнутом ходах ?Как определить угловую невязку и распределить её на углы?
Задача Определить дирекционные и румбы линий ВС и СД по дирекционному углу линии АВ и измеренным углам 
1 и 
2, указанным в таблице( привести схему)
Вариант15.
1.Какое значение имеет рельеф местности в народном хозяйстве ?Что такое горизонтали ,высота сечения рельефа, заложение ?Как изображают горизонталями основные формы рельефа?
2.Как устроены нивелирные рейки ,что означает отсчёт по рейке и в каких еденицах его считают?
3.Какие способы определения площади участка существуют и в каких случаях их целесообразно применять?
Задача
Вычислить место нуля и угол наклона по результатам измерений
| № вер- шин | Точки наблю- дения | Отсчеты по вертикальному кругу | М0 |  |
| КЛ | КП | |||
| верх низ | 7°40 358°23′′ | 172°10 178°25′ | ||
| верх низ | 3°25′ -10°11′ | -3°24′ 10°′10′ |
Маслов А.В., Гладилина Е.Ф., Костин В.А. Геодезия. — М.: Недра, 1986.
Родинов В.И. Геодезия. — М.: Недра, 1987.
Фельдман В.Д., Михелев Д.Ш. Основы инженерной геодезии. — М.: Высшая школа, 1988.
Клюшин Е.Б., Михелев Д.Ш. — М.: Недра, 1990.
Новак В.Г., Лукьянов В.Ф. и др. Курс инженерной геодезии. — М.: Недра, 1989. ‘
Орлов А.И. Рабочие тетради по геодезии: №1 «Работа с картой», №2 «Изучение теодолита», №4 «Изучение нивелира и работа с ним», №6 «Геодезические работы при вертикальной планировке участка». — М.: ГУЛ ЦПП, 1998.
Читайте также:
- Alt – выделение всех точек
- C) Определение соответствующего срока
- I. Геометрия режущего инструмента
- I. Определение плотности цилиндра
- I. Определение рода у несклоняемых имен существительных
- I. Самоопределение к деятельности
- II этап. Определение общих затрат на весь планируемый объем выпуска продукции.
- III этап. Определение предельного объема привлечения заемных средств.
- III, Самоопределение к деятельности
- III. Самоопределение к деятельности
- III. Самоопределение к деятельности
- III. Самоопределение к деятельности
В строительной практике широко используется нивелирование с целью определения высот точек при помощи горизонта инструмента. Такая схема определения высот взята из вертикальной съемки, нивелирования по квадратам (рис.15). Приведем пример определения высот для контроля при зачистке дна котлована.
Рис. 15. Определение высот точек
Нивелир устанавливается посередине проверяемой области и приводится в рабочее положение по круглому уровню. Зрительная труба устанавливается по глазу и предмету. На временном репере устанавливается рейка, и по ней берется отсчет «а» с предварительной установкой цилиндрического уровня с помощью элевационного винта. Этот отсчет на репере контролируется по черной стороне. Запись можно вести в специальном журнале (табл. 5).
Высота временного репера На1 = 98.414 м. отсчеты, взятые по красной и черной сторонам реек 6208 мм и 1425 мм, дают контроль 4783, равный разности шкал. Горизонт нивелира равен
Нги = Нal + a = 98,414 + 1,425 = 99,839 м;
Рейка устанавливается в точках пересечения продольных осей А, Б, В, Г и поперечной оси 1, а так же в промежутке между этими точками и по ней берутся отсчеты только по черной стороне рейки. Высоты вычисляются по формуле
НА1 = Нги – с = 126,913 – 1,275 = 125,638 м
Полученная высота в точке А1 сравнивается с проектной отметкой дна котлована Hnp = 98,450 и получается рабочая отметка.
hА1 = 98,450 – 98,414 = +0,036 м = +3.6 см.
Это означает подсыпку земли в данной точке приблизительно 4 см.
Результаты нивелирного контроля зачистки дна котлована
| Номер станции | Номера точек | Отсчеты по рейке | Горизонт нивелира | Высота | Рабочая отметка |
| Черная | Красная | ||||
| Вр. реп. | 99,839 | 98,414 | +3,6 | ||
| Контроль: 6208 – 1425 = 4783 | |||||
| 98,387 | +6,3 | ||||
| Б1 | 98,327 | + 12,3 | |||
| 98,514 | -6,4 | ||||
| В1 | 98,711 | -26,1 | |||
| 98,580 | -1,3 | ||||
| Г1 | 98,251 | + 19,9 |
В лабораторных условиях можно выполнить проверку высотных отметок пола в учебной лаборатории.
Дата добавления: 2014-12-07 ; Просмотров: 4464 ; Нарушение авторских прав? ;
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Рис. 5 Горизонтирование.
1.Установите нивелир на штативе. Затяните закрепительный винт.
2.Установите подъемные винты подставки (трегера) в среднее положение по высоте.
3.Приведите пузырек уровня в “нуль-пункт” c помощью подъемных винтов. Приведение пузырька уровня в “нуль-пункт”. Вращайте подъемные винты А и В одновременно в противоположные направления до тех пор, пока пузырек не выйдет в линию, перпендикулярную линии, соединяющий винты А и В. Вращайте винт С, приведите пузырек круглого уровня в центр.
Рис.6. Фокусировка зрительной трубы.
1. Наведите трубу на яркую поверхность (например, на лист белой бумаги).
2. Вращайте окулярное кольцо до тех пор, пока сетка нитей не станет четкой и черной. Теперь окуляр настроен по вашему зрению.
3. Наведите трубу на рейку, используя визир.
4. Вращайте фокусировочный винт, пока изображение рейки в поле зрения не станет четким. Добейтесь отсутствия параллакса, то есть такого положения, когда при смещении глаза вверх и вниз, изображение рейки и сетки не смещаются относительно друг друга.
Центрирование
Рис.7 Центрирование нивелира.
Необходимо установить нивелир над точкой:
1. Подвесьте отвес.
2. Ослабьте закрепительный винт. Смещайте нивелир по головке штатива до тех пор, пока отвес не укажет строго на точку.
3. Затяните закрепительный винт.
Измерения. Взятие отсчетов
Перед началом полевых работ или после периода длительного хранения прибора, выполните его поверки, описанные в данном руководстве.
Уменьшить возможную вибрацию можно, закрепив ножки штатива.
Если оптика загрязнена или запотела, результаты измерений могут быть искаженными. Следите за тем, чтобы оптика всегда была чистой. Следуйте инструкции по ее очистке, приведенной в данном руководстве.
Отсчитывание по рейке:
1. Установите прибор на штативе, выполните горизонтирование прибора и фокусировку сетки нитей.
2. Установите нивелирную рейку вертикально.
3. Выполните предварительное наведение трубы на рейку при помощи визира.
4.Точно от фокусируйте изображение рейки c помощью фокусировочного винта.
5. Выполните точное наведение с помощью наводящего винта.
6. Проверьте положение пузырька круглого уровня. Он должен быть в нуль пункте. Используйте призму контроля положения уровня.
7. Считайте отсчет по рейке. В качестве отсчетного индекса используйте среднюю горизонтальную нить сетки нитей.
Пример на рисунке 10. отсчет = 2.585 м
Рис.8.Отчет по рейке.
Рис .9. Измерение расстояний.
Выполните шаги 1-6. Для определения расстояния возьмите отсчеты по нижней и верхней нитям.
Пример на рисунке:
Отсчет по верхней нити: 2,670м
Отсчет по нижней нити: 2,502м
Разность отсчетов: L=0,168 м
Так как коэффициент дальномера равен 100, расстояние вычисляется по формуле D=100xL. В примере D=100×0,168= 16.8 м
Измерение углов.
Некоторые нивелиры оснащены горизонтальным кругом, который проградуирован в градусах. Необходимо измерить: горизонтальный угол между направлениями на точки А и В. Для этого потребуется выполнить шаги 1-6 из предыдущих примеров.
1. Установите прибор на штативе, выполните горизонтирование прибора и фокусировку сетки нитей.
2. Установите нивелирную рейку вертикально.
3. Выполните предварительное наведение трубы на рейку при помощи визира.
4. Точно от фокусируйте изображение рейки c помощью фокусировочного винта.
5. Выполните точное наведение c помощью наводящего винта.
6. Проверьте положение пузырька круглого уровня. Он должен быть в нуль-пункте. Используйте призму контроля положения уровня. После этого совместите вертикальную нить сетки c вертикальной осью рейки.
7. Выставите на лимбе отсчет, равный 0°, вращением рифленого кольца.
8. Наведите трубу на рейку, установленную на точке В.
9. Возьмите отсчет по лимбу. Это и будет значение горизонтального угла. В примере – 60º
Нивелирный ход
Задача: Определить превышение между точками А и В.
Рис.10.Нивелирный ход
Выбирайте станции и точки установки реек, отмеряя шагами длины плеч (расстояния от нивелира до рейки). Они должны быть примерно одинаковые, порядка 40-50 м.
1. Установите прибор на станции I1.
2. Установите рейку вертикально на точке А.
3. Наведите трубу на рейку и возьмите отсчет по рейке (задний R).
4. Наведите трубу на рейку, установленную на точке 2, возьмите отсчет (передний V).
5. Переставьте прибор на станцию I2. Наведите на связующую точку 2 и возьмите отсчет по рейке (задний).
6. Выполните визирование на переднюю связующую точку 3.
7. Продолжайте прокладку нивелирного хода до тех пор, пока не придете на точку В. Результат:
ΔH = сумма задних отсчетов – сумма передних.
См. пример, приведенный в журнале.
Таблица 1
| N точки | Задний отсчет (R), м | Передний отсчет V, м | Превышение, м | Отметка, м |
| А | 2.502 | 650,100 | ||
| 0.911 | 1.803 | |||
| 3.103 | 1.930 | |||
| В | 0.981 | 651,902 | ||
| Сумма | 6.516 | 4.714 | 1.802 | ΔH=1,802 |
Площадное нивелирование
Задача определить превышения нескольких точек относительно репера.
Как правило, точность таких измерений невысока, однако время от времени устанавливайте рейку на репер, отсчет не должен изменяться.
1. Установите прибор в центре площадки, на которой расположены определяемые точки. Прибор должен быть расположен выше всех точек.
2. Установите рейку вертикально на репер А (точку c известной отметкой).
3. Наведите трубу на рейку и возьмите отсчет (задний на известную точку).
4. Установите рейку вертикально на определяемую точку 1.
5. Наведите трубу на рейку и возьмите отсчет на точку, как на промежуточную.
6. Повторите шаги 4 и 5 для всех остальных определяемых точек. Они все нивелируются как промежуточные.
Отметка промежуточной точки определяется по формуле:
Н пр = (Отметка репера + Отсчет на репер ) – Отсчет на промежуточную
Замечание: Отметка репера + Отсчет на репер = ГИ (горизонт инструмента).
Таблица 2
Пример записи в журнал площадного нивелирования:
| № точки | Отсчет на промежуточную, м | Отметка промежуточной, м |
| А | 592.00 (отметка репера) | |
| R | 2.20 (отсчет на репер) | |
| ГИ | 594.20 (горизонт инструмента) | |
| S1 | 1.80 | 592.40 |
| S2 | 1.90 | 592.30 |
| S3 | 2.50 | 591.70 |
| S4 | 2.30 | 591.90 |
Съемка с помощью нивелира
Задача: определить положение некоторого количества точек на земной поверхности.
Замечание: съемка c помощью нивелира как правило выполняется при нивелировании поверхности
Рис.12.Съемка c помощью нивелира
1. Последовательность действий аналогична той, что описана для площадного нивелирования. Отличие заключается в том, что кроме отсчетов по средней нити для определения высоты, необходимо взять отсчеты по дальномерным нитям и горизонтальному кругу.
2. По полученным полярным координатам точки могут быть нанесены на план.
Высоту Н точки В
(рис.4.16) можно
вычислить или через измеренное превышение,
или через горизонт инструмента (прибора).
В первом случае высота точки В
(Нв) равна
НВ=НА
+ hАВ.
.
(4.9)
Во втором случае
сначала вычисляют горизонт инструмента,-
высоту
визирного луча над уровнем Балтийского
моря, как ГИ
= НА+а1
при
нивелировании
из середины или ГИ = НА+
i
при нивелировании способом вперед.
Зная горизонт инструмента, высота точки
НВ
в этом случае равна
НВ
= ГИ – в1
(4.10)
при любом способе
нивелирования.
Для контроля
вычислительного процесса рекомендуется
горизонт инструмента вычислять как для
черной стороны рейки, так и для красной
стороны. Расхождение не должно превышать
5 мм.
С точки зрения
вычислительного процесса, нет разницы,
как вычислять высоту точки В.
Горизонт инструмента, как правило,
применяют в тех случаях, когда с одной
станции нивелируют несколько точек,
например, при нивелировании по квадратам.
16. Перечислите погрешности, влияющие на точность геометрического нивелирования?
Анализ погрешностей
геодезических измерений всегда необходимо
связывать:
— с технологией
измерений;
-с точностными
характеристиками измерительного
прибора;
— с внешними
условиями, в которых выполняют измерения;
— с квалификацией
специалиста, выполняющего измерения;
— с изменением
параметров измеряемого объекта.
Рассмотрим анализ
погрешностей измерения превышения
способом нивелирования «вперед» (рис.
4.19). Установив нивелир на точке А и
приведя его в рабочее положение, измеряют
высоту прибора, то есть расстояние от
центра окуляра до закрепленной точки
на местности по отвесной линии. Это
измерение содержит погрешности, связанные
с отождествлением центра окуляра
зрительной трубы; с глазомерным
определением доли сантиметрового
деления на рейке; с отклонением рейки
от вертикального положения; с погрешностями
нанесения на рейку делений.
Все перечисленные
погрешности имеют как случайный, так и
систематический характер. Выразить их
в виде какой – либо математической
зависимости не представляется возможным,
да и необходимость этого отсутствует.
Известно, что глаз человека способен
уверенно делить отрезок на десять
частей. Следовательно, среднюю
квадратическую погрешность непосредственного
отсчета по рейке можно принять mi
=1 мм. Что
касается точности нанесения делений
на рейку, то перед работой она должна
быть компарирована и, если погрешности
нанесения делений выше установленных
допусков, рейка не должна использоваться
для измерений.
Следующий этап, –
это приведение пузырька цилиндрического
уровняв нуль – пункт. Точность выполнения
этой операции также, в основном, зависит
от совершенства органов чувств
наблюдателя. Так как симметрия концов
пузырька уровня относительно нуль –
пункта определяется на глаз, то,
следовательно, зависит от остроты
зрения; от чувствительности пальцев
рук при вращении элевационного винта;
от качества шлифовки внутренней
поверхности ампулы; от температуры
окружающего воздуха.
Рис.4.19. Нивелирование
способом «вперед»
В любом случае
погрешность установки пузырька уровня
в нуль – пункт составляет mур=0,5»
для простого уровня (3Н5Л) и 0,15 »
для контактного уровня (Н-3),
где »
– цена
деления
цилиндрического уровня.
Погрешность
приведения пузырька уровня в нуль –
пункт вызовет отклонение визирной оси
от горизонтального положения и,
следовательно, погрешность в отсчете
по рейке. Она зависит от удаления рейки
от нивелира и ее можно вычислить по
формуле
mo=
0,5»d/ρ″
мм. для нивелира 3Н5Л (4.11)
и
mo=0,15»
d/ρ″
мм для нивелира Н-3
Так как цена деления
уровня нивелира 3Н5Л равна »=
45″, то при расстоянии от нивелира до
рейки d
= 150 м получим mo=
16,1 мм.
Так как погрешность
установки пузырька уровня в нуль –
пункт является случайной, то и погрешность
в отсчете по рейке также носит случайный
характер. Но она линейно зависит от
удаленности рейки от нивелира, а значит,
для ослабления ее надо
нивелировать
короткими плечами.
Следующая операция
нивелирования, — это снятие отсчета по
рейке. Погрешность отсчитывания зависит
от многих факторов. Часть из них
перечислена при измерении высоты
прибора. Повторим их и здесь. Прежде
всего, это глазомерное определение доли
сантиметрового деления. Она в значительной
мере зависит от остроты зрения наблюдателя;
от увеличения зрительной трубы; от
удаленности рейки от нивелира; от
прозрачности атмосферы; от фона, на
который проектируется изображение
рейки; от точности нанесения делений
на рейке; от погрешности установки рейки
в отвесное положение; от квалификации
специалиста.
В учебниках по
инженерной геодезии можно найти
эмпирические формулы, отражающие
зависимость погрешности в отсчете от
некоторых факторов. Использовать их
для расчетов необходимо крайне осторожно,
так как величина погрешности связана
с личными факторами наблюдателя и
внешними условиями.
Для ослабления
погрешности отсчета по рейке необходимо
нивелировать короткими плечами в часы
спокойного состояния атмосферы. В
высокоточных нивелирах предусмотрены
специальные микрометры для измерения
доли цены деления рейки.
Особое внимание
следует обращать на отвесность рейки.
При проекции сетки нитей на самый верх
рейки данная погрешность может привести
к недоброкачественным результатам
измерений. Так при наклоне рейки в 5º
и отсчете
по рейке равном 3
000
мм,
погрешность составит 12
мм. Поэтому
на практике, при отсутствии на рейке
уровня, ее рекомендуется покачивать в
плоскости створа линии таким образом,
чтобы она проходила через отвесное
положение. В это время наблюдатель видит
минимальный отсчет по рейке, который
записывает в журнал.
Особо большую
погрешность на отсчет по рейке оказывает
невыполнение главного геометрического
условия. Добиться идеального выполнения
главного геометрического условия не
удается даже тщательной юстировкой.
Считается, что если величина не
параллельности визирной оси и оси
цилиндрического уровня не превышает
τ»≤10″, то условие выполняется. Но
такой погрешности при расстоянии от
нивелира до рейки 150 м соответствует
погрешность в отсчете по рейке 7,3 мм.
При нивелировании способом «вперед»
эта погрешность носит систематический
характер и полностью войдет в измеряемое
превышение. Для ослабления влияния этой
погрешности на точность измерения
превышения необходимо нивелировать
способом «из середины». Выше доказано,
что в этом случае погрешность полностью
исключается.
Допустимую разность
длин плеч при заданной точности измерений
можно вычислить по формуле
∆d
≤ mτ»
ρ»
/ τ», (4.13)
где: ∆d
– разность длин плеч,
mτ»
–погрешность
в отсчете по рейке, вызванная не
выполнением главного геометрического
условия.
Е
сли
задаться mτ
≤ 1 мм и τ
= 10″, получим ∆d
= 20 м. Используя данную методику можно
всегда выбрать правильный путь для
повышения производительности труда
без ущерба для точности измерительных
работ.
Рис.4.20. Влияние
кривизны Земли на точность геометрического
нивелирования
При нивелировании
способом «вперед» на точность измерения
превышения оказывает влияние кривизна
Земли (рис.4.20). Если принять Землю за
шар, то визирный луч является линией,
касательной к этой поверхности. Рейки,
установленные в точках А и В, будут
направлены по радиусам сферы (Земли).
Если бы визирный луч шел по дуге окружности
земного шара, то формула вычисления
превышения h = a1
b1
была бы полностью справедлива. Но так
как он является касательной к этой
окружности, то отсчеты по рейкам будут
содержать погрешности
Δa=а-а1
и Δb=b-b1.
Их величину можно вычислить по формуле
∆ = d2
/2R.
(4.14)
При расстоянии от
нивелира до рейки d
= 150 м и R
= 6400 км, величина ∆ = 1,8 мм. При нивелировании
способом «вперед» данная погрешность
носит систематический характер,
следовательно, накапливается. При
нивелировании «из середины» она полностью
компенсируется и превышение свободно
от данной погрешности.
Следующим источником
погрешности измерения превышений
геометрическим нивелированием способом
«вперед» является вертикальная
составляющая рефракции, то есть
искривление визирного луча при прохождении
его через слои атмосферы с различной
плотностью. Выразить влияние этого
фактора на точность измерения превышения
в виде математической зависимости не
представляется возможным. Однако
известно, что при нивелировании способом
«вперед» эта погрешность носит
систематический характер (накапливается),
а при нивелировании способом «из
середины» в значительной мере ослабляется.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Геометрическое нивелирование
Рельеф местности — это совокупность неровностей поверхности земли, он является одной из важнейших характеристик местности. Знать рельеф — значит знать высоты всех точек местности. Высоту точки на местности определяют по превышению этой точки относительно другой точки, высота которой известна. Процесс измерения превышения одной точки относительно другой называется нивелированием.
Начальной точкой счета высот в нашей стране является нуль Кронштадтского футштока. От этого нуля идут ходы нивелирования, пункты которых имеют Балтийской системе высот. Затем от этих пунктов с известными высотами прокладывают новые нивелирные ходы и так далее, пока не получится довольно густая сеть, каждая точка которой имеет известную высоту. Эта сеть называется государственной сетью нивелирования; она покрывает всю территорию страны. Иногда высоты точек определяют в условной системе высот, если поблизости нет пунктов государственной нивелирной сети.
Вследствие того, что измерение превышений выполняют различными приборами и разными способами, различают следующие нивелирования:
- геометрическое;
- тригонометрическое;
- барометрическое;
- гидростатическое.
Геометрическое нивелирование – это метод определения превышения с помощью горизонтального визирного луча и нивелирных реек (рис. 1). Для получения горизонтального луча используют прибор, который называется нивелиром. Геометрическое нивелирование широко применяется в геодезии и строительстве.
Рис. 1. Способы геометрического нивелирования: а – способ «из середины»; б – способ «вперед»
Сущность геометрического нивелирования заключается в следующем. Нивелир устанавливается горизонтально и по рейкам с делениями, стоящими на точках А и В, определяют превышение h как разность между отрезками а и b: h = а – b. Длины отрезков а и b в геодезии называют отсчетами, а иногда – «взглядом».
Горизонтальный визирный луч создает специальный геодезический прибор – нивелир, устанавливаемый между точками А и В. На точках А и В местности отвесно устанавливают нивелирные рейки с нанесенными на них делениями.
Для геометрического нивелирования могут быть использованы кроме нивелира и другие геодезические приборы (теодолиты, тахеометры и т. д.), если придать их визирным осям строго горизонтальное положение. Различают способы геометрического нивелирования «из середины» и «вперед» (рис. 1, а, 6).
Геометрическое нивелирование «из середины» осуществляют следующим образом. Для определения превышения h между точками А и В (рис. 1, а) в этих точках отвесно устанавливают рейки и берут отсчеты а («взгляд назад») на точку А и b («взгляд вперед») на точку В. Как следует из рис. 1, а, превышение между точками А и В равно:
h = a – b
Если превышение h оказалось положительным, то это означает, что передняя точка В расположена выше задней точки А и, наоборот, при отрицательном значении превышения h передняя точка расположена ниже задней.
Таким образом, превышение передней точки над задней равно разности отсчетов «взгляд назад» минус «взгляд вперед».
Если известна высота На задней точки А, то вычислив превышение, легко определить высоту Нb передней точки В по формуле:
Hb = Ha + h
То есть высота передней точки равна высоте задней плюс соответствующее превышение. Высота последующей точки может быть также определена через горизонт инструмента прибора Hi (рис. 1, а):
Hi = Ha + a
Горизонт прибора равен высоте точки плюс «взгляд на эту точку». Тогда высоту передней точки В легко определить по формуле:
Hb = Hi – b
Высота точки равна горизонту инструмента минус «взгляд на эту точку».
Способ нивелирования «из середины» является основным при производстве инженерных работ, поскольку практически не сказывается на результатах нивелирования точность юстировки прибора, а также влияние кривизны Земли и рефракции земной атмосферы. При геометрическом нивелировании способом «вперед» прибор устанавливают таким образом, чтобы окуляр его трубы находился над точкой А (рис. 1, 6). Вертикальное расстояние от центра окуляра до точки А называют высотой прибора i. Высоту прибора обычно измеряют с помощью вертикально установленной рейки.
Если в точке В установить рейку и взять на нее отсчет «взгляд вперед» b, то превышение между точками А и В определится:
h = i – b
На результаты нивелирования способом «вперед» существенное влияние оказывает точность юстировки прибора, а также влияние кривизны Земли и рефракции земной атмосферы. Поэтому геометрическое нивелирование способом «вперед» используют, как правило, при поверках и юстировках нивелиров перед началом полевых работ.
Нивелирование с одной стоянки прибора (станции) называют простым. Если требуется определить превышения или высоты для многих точек на значительном протяжении, то нивелирование осуществляют с нескольких станций, т. е. прокладывают нивелирный ход. Такое нивелирование называют сложным.
В процессе сложного нивелирования точки, общие для двух смежных станций, называют связующими, а остальные – промежуточными (рис. 2).
Рис. 2. Схема нивелирного хода: точки связующие (Рп, ПК1, +28, ПК3, +31,+72, ПК5); точки промежуточные (+41, ПК2, ПК4); а – продольный план.
При сложном нивелировании особое внимание уделяют связующим точкам, так как ошибка, допущенная в определении высоты одной из связующих точек, передается на все последующие.
При изысканиях автомобильных дорог, мостовых переходов, каналов и других линейных инженерных сооружений нивелирование ведут вдоль трассы сооружений, с определением высот переломных и характерных точек местности, с последующим составлением продольного профиля по оси будущего сооружения. Такое нивелирование называют продольным.
В характерных местах производят определение высот точек местности по перпендикулярам к трассе. Такое нивелирование называют поперечным. Необходимо иметь в виду, что поперечное геометрическое нивелирование производят обычно при небольшом перепаде высот между крайними точками поперечников, когда каждый поперечник может быть снят с 1-2 станций.
Классификация и устройство нивелиров
В соответствии с ГОСТ Р 53340-2009 нивелиры классифицируют по нескольким признакам.
По принципу приведения визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение существует нивелиры с уровнем при зрительной трубы нивелиры с компенсаторами.
В приборах с уровнем перед каждым отсчетом по рейке пузырек цилиндрического уровня выводится на середину элевационным винтом. Таким нивелиром является, например, нивелир Н-3. Его устройство показано на рис. 3.
Рис. 3. Устройство нивелира с уровнем при трубе:
1 — зрительная труба; 2 — фокусирующий винт зрительной трубы;
3, 4 — закрепительный и наводящий винты; 5 — круглый уровень;
6 — исправительные винты круглого уровня; 7 — подъемные винты; 8 — подставка;
9 — элевационный винт; 10 — окуляр с диоптрийным кольцом для фокусировки трубы по глазу;
11 — исправительные винты цилиндрического уровня;12 — цилиндрический уровень
Вращая элевационный винт 9 (рис. 3), изменяющий наклон трубы 1 и цилиндрического уровня 12, приводят ось уровня в горизонтальное положение. Ось уровня горизонтальна, если его пузырек находится в нуль-пункте, на что указывает совмещение концов изображений половинок уровня в поле зрения трубы (рис. 4).
Рис. 4. Поле зрения зрительной трубы нивелира: отсчет по рейке равен 1449 мм
У нивелиров с компенсаторами визирная ось зрительной трубы автоматически приводится в горизонтальное положение с помощью специального устройства, называемого компенсатором. Компенсатор действует в пределах определенного диапазона, обычно 12-15´, поэтому предварительно прибор должен быть приведен в рабочее положение по круглому установочному уровню. Компенсаторы делят на две группы: оптико- механические и жидкостные.
Оптико-механические (маятниковые) компенсаторы используют свойство маятника занимать отвесное положение при наклоне прибора. На маятнике крепится оптическая деталь зрительной трубы (призма, зеркало), которая при наклоне прибора приводит визирную ось в горизонтальное положение. Для гашения колебаний маятника нивелир снабжают демпфером. По конструкции демпферы бывают воздушные или магнитные. Более надежны ми в эксплуатации считаются магнитные демпферы, они обеспечивает более высокую стабильность результатов измерений.
В жидкостных компенсаторах компенсирующим элементом является слой жидкости, поверхность которой при наклоне прибора всегда принимает горизонтальное положение, образуя со стеклянным дном ампулы оптический клин с углом, при вершине равным углу наклона прибора.
Нивелиром с компенсатором является, например, нивелир SETL AT24D. Его устройство показано на рис. 5.
Рис. 5. Устройство нивелира с компенсатором:
1 — зрительная труба; 2 — круглый уровень;
3 — исправительные винты круглого уровня; 4 — наводящий винт;
5 — подъемные винты; 6 — подставка; 7 — кремальера;
8 — визир; 9 — крышка окуляра; 10 — окуляр;
11 — горизонтальный лимб
По точности, в зависимости от величины средней квадратической погрешности (СКП) измерения превышения на 1 км двойного хода, нивелиры делят на высокоточные, точные и технические.
По способу отсчитывания по рейке нивелиры делятся на визуальные и цифровые. Нивелиры с цифровым отсчетом в своей конструкции содержат электронно-цифровой датчик, позволяющей автоматически считывать положение визирной линии по специальной штрих-кодовой рейке, а также регистрировать, хранить и обрабатывать информацию.
Цифровые (электронные) нивелиры являются многофункциональными геодезическими приборами, совмещающими функции оптического нивелира, электронного запоминающего устройства и встроенного программного обеспечения для обработки полученных результатов. К таким нивелирам относится, например, точный нивелир SDL50 (рис. 6).
Рис. 6. Цифровой нивелир SDL50
Основные требования к нивелирным рейкам
Нивелирные рейки используют для определения превышений точек местности относительно плоскости нивелирования. В зависимости от класса и точности нивелирования применяются различные типы реек.
Условное обозначение отечественных нивелирных реек, применяемых для оптических нивелиров, состоит из буквенного обозначения, цифрового обозначения группы нивелиров, для которой она предназначена (для высокоточных нивелиров 05, точных — 3, технических — 10), номинальной длины рейки и обозначения стандарта. В обозначении складных реек или реек с прямым изображением оцифровки шкал после указания номинальной длины добавляют соответственно буквы С и (или) П.
Рейки для цифровых нивелиров имеют RAB- или BAR-код, по которому с помощью цифрового нивелира снимают отсчет и определяют расстояние до рейки. Рейки для цифровых нивелиров могут быть односторонними или двухсторонними (с дополнительной сантиметровой или E-градуировкой, позволяющей снимать отсчеты с помощью оптического нивелира). Нивелирные рейки могут также использоваться для установки детектора лазерного луча на заданной высоте при работе с лазерными нивелирами (построителями плоскостей).
По конструкции нивелирные рейки могут быть цельными, складными или телескопическими.
Цельными и складными являются, как правило, деревянные рейки. Для их изготовления используют деревянные бруски двутаврового сечения из выдержанной древесины хвойных пород. На нижнюю часть рейки крепится металлическая пластина, называемая пяткой рейки. На одной из сторон реек деления нанесены черным цветом, на другой — красной. На рис. 7 представлены разные виды реек.
Рис. 7. Рейки нивелирные
Рейки телескопической конструкции имеют компактные размеры (в сложенном состоянии), малый вес и очень удобны в использовании с различными оптическими нивелирами. Телескопические рейки обычно изготавливаются из алюминиевого сплава или фибергласса.
Оформление полевых журналов
После получения задания инженеры оформляют обложки журналов и необходимые чертежи, обертывают журнал плотной бумагой и на лицевой стороне пишут номер журнала, свою фамилию. Затем нумеруют листы и оформляют титульный лист, данные о нивелирах и рейках.
Записи в журналах делают вычислительным шрифтом, простым карандашом или шариковой ручкой черного или синего цвета.
Запрещается пользоваться химическими и цветными карандашами.
Ну что понравилась вам статья? Теперь вы знаете, что такое геометрическое нивелирование. Если у вас есть вопросы или нужна консультация пишите сюда.
Подписывайтесь на наш youtube канал, где мы постоянно выкладываем образовательные видео о чертежах, технологиях, 3D.
ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
СПО «БЕЛГОРОДСКИЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
К
ВЫПОЛНЕНИЮ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ
РАБОТ
ПО
ДИСЦИПЛИНЕ «ОСНОВЫ ГЕОДЕЗИИ»
специальности
270802
«Строительство
и эксплуатация зданий и сооружений»
и
специальности 120101 «Прикладная геодезия»
г.
Белгород 2015 г.
Р Е Ц Е Н З И Я
на
методическое пособие к выполнению
расчетно-графических
работ по дисциплине «Основы геодезии»
для
студентов специальности 270802
«Строительство
и эксплуатация зданий и сооружений»
Методическое пособие разработано преподавателем ОГАОУ СПО «Белгородский
строительный колледж» Семеновой Галиной Алексеевной в соответствии с программой
и Государственным образовательным стандартом в части требований к обязательному
минимальному уровню подготовки выпускников специальности 270802 «Строительство
и эксплуатация зданий и сооружений»
Основной целью этого методического пособия является выполнение
практических работ, как под руководством преподавателя, так и самостоятельно.
В пособии детально изложена методика выполнения практических заданий,
перечень контрольных вопросов и рекомендаций.
Данное
методическое пособие охватывает перечень вопросов по выполнению следующих практических
работ:
·
«Вычисление координат замкнутого теодолитного хода
и составление плана строительного участка по координатам»;
·
«Геодезические работы при вертикальной планировке
участка»;
·
«Геодезические работы при трассировании сооружений линейного
типа,
построение продольного профиля автодороги»
Пособие
является опорным конспектом студента, методическими указаниями по выполнению
практических заданий, оформлению чертежей, решению инженерно-геодезических
задач по указанным темам.
Одновременно,
предлагаю некоторые рекомендации и предложения по улучшению содержания
методического пособия :
1. Целесообразно
заменить формулу для определения проектной отметки на
Нпр =
2. В
продольном профиле трассы:
·
заштриховать срезы и показать насыпи;
·
в плане кривых показать элементы кривой
3. В схеме нивелирования по
квадратам рекомендую показать какие точки и с какой
станции
нивелировались
4.
Занумеровать приложения
Считаю, что
методическое пособие способствует повышению качества подготовки специалистов
техников-строителей и может быть рекомендовано для внедрения в учебный процесс
средних специальных учебных заведений
Рецензент
Преподаватель спецдисциплин Присяжная Л.Н.
ОГАОУ СПО «Белгородский строительный колледж
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Предисловие ……………………………………………………………………………. 6
2. Некоторые сведения
по технике вычислений ……………………………………… 7
3. ТЕМА: Понятие о
планово-высотной геодезической сети.
Назначение
и виды теодолитных ходов.
Расчетно-графическая
работа № 4. ……………………………………………………. 9
«Вычисление координат замкнутого теодолитного хода и
построение плана строительного
участка»
4. ТЕМА: Геодезические
расчеты при вертикальной планировке участка
Расчетно-графическая работа № 5.
«Геодезические работы при
вертикальной планировке участка»
Часть 1. Нивелирование поверхности по квадратам …………………………… 17
Часть II. Геодезические расчеты при проектировании горизонтальной
площадки. ………………………………………………………………….. 20
5. ТЕМА: Построение профиля по
результатам полевого трассирования.
Определение проектных элементов трассы.
Расчетно-графическая работа № 6.
«Построение продольного профиля
автодороги» ………………………………….. 26
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Таблицы исходных данных для вычисления координат
пунктов
теодолитного хода (по вариантам) ……………………… 35
Ведомость вычисления координат …………………………… 37
Схема теодолитного хода ………………………………………… 38
План теодолитного хода …………………………………………. 39
Приложение 2. Таблица нивелирования участка местности по квадратам
со стороной
квадрата 20×20 м ……………………………………. 40
Контрольный
пример ……………………………………………. 41
Картограмма
земляных работ под горизонтальную площадку 42
Ведомость
вычисления объёмов земляных масс …………….. 43
Таблица 5. Вычисление объемов перемещаемых земляных
масс 44
План
участка местности в горизонталях ……………………… 45
Приложение 3. Пикетажный журнал ………………………………………………. 46
Журнал
технического нивелирования ………………………… 47
Продольный
профиль трассы автодороги ………………………. 48
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………… 49
Предисловие
Программа дисциплины «Основы геодезии» предусматривает
подготовку техников-строителей, умеющих самостоятельно выполнять геодезические
измерения на строительной площадке, а также грамотно решать отдельные
инженерно-геодезические задачи в процессе строительно-монтажных работ.
В процессе обучения студенты должны приобрести навыки
самостоятельной работы с геодезическими инструментами, по выполнению
расчетно-графических работ, связанных с обработкой материалов угловых и
линейных измерений, технического нивелирования трасс линейного типа, построение
продольного профиля трассы, нивелирования поверхности по квадратам, составление
картограммы земляных работ при условии соблюдения баланса земляных масс.
Методическое пособие составлено в соответствии с
Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки
выпускников по специальности 270802 «Строительство и эксплуатация зданий и
сооружений» и программой курса «Основы геодезии», содержит три
расчетно-графических работы и приложение. В приложении приведены образцы
оформления расчётно-графических работ и исходные данные по каждому варианту.
Настоящее методическое пособие является опорным конспектом
студента, методическими рекомендациями по выполнению самостоятельных
практических заданий, оформлению чертежей, решению инженерно-геодезических
задач по темам указанным ниже:
·
«Вычисление координат замкнутого теодолитного
хода и составление плана строительного участка по координатам»;
·
«Геодезические работы при вертикальной
планировке участка»;
·
«Геодезические работы при трассировании
сооружений линейного типа,
построение продольного профиля автодороги»
В пособии детально изложена методика выполнения практического
задания по каждой теме, перечень контрольных вопросов и рекомендаций по
выполнению расчетных и графических работ.
В Приложении к каждому практическому заданию даны образцы
выполнения расчетных и графических работ.
Каждый студент выполняет практическое задание по своему
варианту (варианты даны в Приложении) и по указанию преподавателя.
Некоторые сведения по технике
вычислений
В геодезии значительная часть работ связана с вычислениями. Наряду с
применением инженерных микрокалькуляторов, персональных компьютеров с
программным обеспечением в некоторых видах геодезических работ используются
простейшие счетные приборы и приемы устного счёта.
Знание правил вычислений с приближенными цифрами – один из важнейших
компонентов геодезической подготовки специалиста.
При вычислениях необходимо соблюдать требования и правила, выработанные
в результате практической деятельности, что экономит труд и время геодезиста и
позволяет избежать ошибок.
Прежде чем начинать вычисления, следует подготовить рабочее место:
убрать всё лишнее, не связанное с предстоящими вычислениями, собрать
необходимые документы и пособия, письменные принадлежности, подготовить
вычислительную технику.
Порядок вычисления следующий:
- Разработка
подробной вычислительной схемы (алгоритма), с
точно указанным порядком действий, позволяющим получить результаты
наиболее просто и быстро. Это особенно необходимо при однотипных
вычислениях.
- Контроль
вычислений. Различают текущий контроль,
контролирующий правильность промежуточных вычислений, и заключительный,
контролирующий правильность окончательных вычислений. При громоздких
вычислениях желательно выполнять текущий контроль, а не ждать конечный
результат. Затраты времени себя оправдывают.
- Соблюдение
четкости записи. При массовых вычислениях нужно
соблюдать строгую последовательность, аккуратность и четкость в записях. Все
вычисления следует в ведомость записывать авторучкой или тонко пишущей
шариковой ручкой. Неверно записанные цифры аккуратно удаляют текст-корректором
или зачеркивают одной чертой так, чтобы зачеркнутая цифра (группа цифр) читалась,
сверху проставляют правильную цифру. Не разрешается исправлять цифру
по цифре. Все камеральные вычисления сопровождают необходимыми
пояснениями, чтобы любой специалист без затруднений мог пользоваться ими.
На практике установлено, что небрежность в написании цифр,
разбросанность, беспорядок в записях ведут, как правило, к
ошибкам, что сказывается на времени производства работ. Найти ошибку в этом
случае бывает затруднительно, иногда не возможно. Поэтому цифры рекомендуется
проставлять четко, без наклона, так, чтобы не возникло сомнений в том, какая
цифра написана.
Выполняя вычисления « в столбец», цифры необходимо проставлять разряд
под разрядом (сложение углов, вычисление превышений). Многозначные цифры
следует записывать группами по 2-3 цифры, например:
1, 232 432; 132º 42′ 33″ и т.д.
Каждое записанное число должно содержать такое количество цифр, которое
характеризует точность выполняемых измерений. Например, если угол измерен с
точностью до 1′ , то пишут: 8º 00′, а не 8º, линия –
до 0,01 м, пишут 123,40 м, а не 123,4
м и т.д. Причем, при записи углов вместо отсутствующего разряда
десятков минут и секунд записывают нули. Например: 47º 03′ 08″ , а
не 47º 3′ 8″.
4.Правила действий с приближенными числами.
Часто возникает задача округления приближенного числа, Чтобы округлить
число до п значащих цифр, отбрасывают цифры, стоящие справа от п
–ой значащей цифры, или заменяют их нулями для сохранения разрядов. При этом
руководствуются следующим:
если первая из отбрасываемых цифр меньше 5, то оставшиеся десятичные
знаки оставляют без изменения, (если а = 4.78732 округлить до п
= 4, то а = 4.787;
если первая из отбрасываемых цифр больше 5, оставшуюся цифру
увеличивают на единицу ( если а = 5.39172 округлить до п
= 4, то а = 5.392 );
если отбрасываемая цифра равна 5, а среди остальных отбрасываемых цифр
имеются отличные от нуля, то к последней цифре прибавляют единицу (если а =
71.35021 округлить до п = 4, то а = 71.36;
если отбрасываемая цифра равна 5, а все остальные
отбрасываемые – нули, то оставшаяся цифра не изменится, если она четная,
и увеличивается на единицу, если
она нечетная (например: а1 = 42.375 и а2 = 42.385 округлить до п = 4,
соответственно получим а1 = 42.38 и а2 = 42.38
).
Для правильного решения задач необходимо исходить из точности полевых
измерений, по которым проводятся вычисления. Точность измерений должна
сохраниться при вычислениях.
- Некоторые
правила устного счёта.
При
обработке результатов геодезических измерений, особенно в полевых условиях,
владение навыками устного счёта – непременное условие качественного и
оперативного получения данных. Так, только устным счетом определяют превышения,
разность пяток реек, значения горизонтальных и вертикальных углов. При этом
необходимо помнить, что
1º = 60′ и 1′ = 60″.
Сложение двух много цифровых чисел слева направо.
Замена вычитания сложением, например:
43º 21′ — 18º 47′ = 27º 34′,
Сначала от 60′ — 47′, а потом сложить 21′ и 13′.
Использование ближайших к данным числам круглых чисел. Например:
53 +39 = 53 + 40 – 1 = 92;
112 – 39 = 112 – 40 + 1 = 73.
Правила сокращенного умножения:
а) умножение на 5 — умножаем на 10 и делим на 2;
б) умножение на 9 — умножаем на 10 и отнимаем множимое;
в) — » — на 11 — умножаем на 10 и прибавляем множимое;
г) — » — на 15 — умножаем на 10 и прибавляем половину произведения.
Овладение техникой вычислений — залог успешного выполнения расчетных
работ с минимальной затратой времени.
Правила графического оформления геодезической документации приводятся в
инструкциях. Следует отметить, что графические документы должны быть четкими и
читаться однозначно, что достигается подбором средств оформления, приемов
симметрии, аккуратностью исполнения и другими способами.
Т Е М А: Понятие о
планово-высотной геодезической сети.
Назначение и виды теодолитных ходов
Расчетно-графическая
работа №4
«Вычисление
координат пунктов замкнутого теодолитного хода
и построение
плана строительного участка»
Плановое съемочное обоснование строительного участка создаётся в виде
замкнутого теодолитного хода (полигона) точности 1:2000. Замкнутый ход
опирается на пункт полигонометрии №1. Ориентирование замкнутого хода
осуществляется по дирекционному углу линии 1-2.
Цель работы:.
По измеренным и увязанным внутренним углам замкнутого теодолитного
хода (полигона) определить:
·
Дирекционные углы и румбы сторон полигона;
·
Приращения координат;
·
Линейные невязки ƒ∆х и ƒ∆у в приращениях координат;
·
Абсолютную невязку ƒ абс.
·
Относительную невязку теодолитного хода ƒs отн. и сравнить её с допустимой;
·
Координаты пунктов №№ 2,3, и 4 теодолитного хода.
Построить
план строительного участка в масштабе 1:500 (на листе ватмана формата А-4) по
полученным значениям координат.
Пособия и принадлежности: Бланк ведомости
вычисления координат, линейка, карандаш, черная шариковая ручка транспортир,
микрокалькулятор, тушь, чертежная бумага формата А-4
Исходные данные для вычисления координат пунктов замкнутого
теодолитного хода приведены в Приложении 1:
1. Координаты пункта №1 теодолитного хода (взять по своему варианту);
2. Дирекционный угол стороны 1-2 (взять по своему варианту);
3. Внутренние измеренные углы теодолитного хода;
4. Длины линий (горизонтальные проложения )
Порядок вычислений:
- Построение схемы
замкнутого теодолитного хода
Составление
схемы полигона начинается с нанесения пунктов опорной геодезической сети. В
данном случае наносят пункт полигонометрии № 1 и проводят исходную линию 1-2,
дирекционный угол которой задан ранее. Затем откладывают измеренный (правый
угол) транспортиром или на глаз и длину стороны и т.д. Масштаб схемы
произвольный. На схему выписывают: дирекционный угол исходного направления,
названия пунктов, значения внутренних горизонтальных углов и длин сторон.
Исходные пункты и стороны показывают ручкой или тушью красного цвета. Углы
выписывают при точке, а длины линий по середине стороны
На схеме следует указать:
А)
Направления азимутов и румбов;
Б)
Сумму измеренных правых по ходу горизонтальных углов замкнутого полигона;
В)
Теоретическую сумму горизонтальных углов замкнутого полигона;
Г)
Полученную невязку измеренных углов в полигоне;
Д)
Допустимую невязку измерения углов в полигоне.
- Вычисление
координат пунктов теодолитного хода
Вычисление координат пунктов теодолитного хода выполняется в
специальной ведомости в такой последовательности:
2.1. Выписывают в ведомость координат значения исходных данных из
таблицы исходных данных приложения 1:
- названия пунктов
начиная с твердого пункта 1 – в графу 1; - измеренные углы
– в графу 2; - горизонтальные
проложения сторон полигона d1-2;
d2-3; d3-4; d4-1– в графу 6; - исходный
дирекционный угол α 1-2 – в графу 4 (согласно варианту); - координаты
начальной точки хода Х1 и У1 – в графу 11 и 12
(согласно варианту).
2.2. Вычисляют
сумму измеренных углов 
βi;
2.3. Определяют
теоретическую сумму углов в замкнутом полигоне.
Угловую невязку
определить по формуле: ƒβ = 
— 
теор. ,
Т.е. сумма углов
измеренных минус сумма углов теоретическая
2.4. Сравнивают
вычисленную невязку с допустимой:
ƒβ доп. = 3t 
п,
где: t – точность измерения угла, для теодолита 2Т30 t = 30″;
п — количество углов в ходе.
Если ƒβ 
ƒβ
доп., то невязку ƒβ поровну распределяют на все измеренные углы.
Поправку δβ вычисляют по формуле: δβ = — 
и округляют до
1′.
Контроль: 
= — ƒβ . Это условие может не выполняться вследствие округлений δβ.
Поэтому при
округлении необходимо следить за выполнением контроля.
В случае ƒβ > ƒβ доп. следует
проверить правильность вычисления углов в полевом журнале, переноса их в
ведомость вычислений, сумму углов. Практически при не обнаружении ошибок в
вычислениях измеряют углы повторно. Но в настоящем задании данные проверены, и
все контроли при правильных вычислениях должны выполняться.
2.5. Вычисляют исправленные углы
по формуле: β исп = β + δβ
Контроль:
исп = теор
2.6 Вычисляют дирекционные углы
По
исправленным значениям измеренных углов вычисляют дирекционные углы всех сторон
теодолитного хода:
αi, i+1 = αi — 1, i
± 180º — β — для правых
углов, где i – номер точки.
Вычисления
выполняют в столбец, начиная с исходного дирекционного угла, например:
α2-3
= α1-2 + 180º — β2
и т.д.
и производить их с контролем, т.е. по последнему дирекционному углу
следует определить исходный дирекционный угол α1-2,
т.е.
α1-2 = α4-1 + 180º — β2
Если при этом
полученный дирекционный угол будет равен значению исходного
дирекционного угла, то вычисление верное.
Ниже, в качестве
примера, приводится расчет дирекционного угла рассматриваемого варианта
330º 48′
— исходный дирекционный угол
+ 180º 00′
510º 48′
— 81º 01′
429º 47′
— 360º 00
69º 47′
+ 180º 00′
249º 47′
— 79º 36′
170º 11′
+ 180º 00′
350º 11′
— 89º 17′
260º 54′
Контроль:
260º 54′
+180º 00′
440º 54′
-110º 06′
330º 48′ — исходный
дирекционный угол α1-2
Вычисленные
дирекционные углы записать в графу 4.
2.7. Вычисляют
румбы линий,
пользуясь формулами зависимости между
дирекционными углами (α ) и румбами (r) :
I четверть r =
α — название румба СВ
II четверть r =
180º — α — название румба ЮВ
III четверть r =
α — 180º — название румба ЮЗ
IV четверть r =
360º — α — название румба СЗ
Например: для
рассматриваемого варианта (см. приложение 1) имеем следующие значения румбов:
r1-2 = 360º — 330º 48′ =
СЗ: 29º 12′ — IV ч
r2-3 = СВ: 69º
47′ — I ч
r3-4 = 180º — 170º 11′ =
ЮВ: 9º 49′ — II ч
r4-1 = 260º 54′ — 180º =
ЮЗ: 80º 54′ — III ч
полученные румбы
направлений линий записать в графу 5.
2.8. Вычисляют
приращения координат по формулам:
∆Х
= ± d × Cos r;
∆У
= ±d × Sin r,
где: d — горизонтальное проложение стороны хода;
r — румб этой стороны
Приращения координат вычисляют с помощью калькулятора или по таблицам
приращений координат.
Знаки приращений координат зависят от направления сторон хода и приведены
в следующей таблице:
Таблица 2.1. Знаки приращений координат
|
Номер |
Название |
∆Х |
∆У |
|
I |
CВ |
+ |
+ |
|
II |
ЮВ |
— |
+ |
|
III |
ЮЗ |
— |
— |
|
IV |
СЗ |
+ |
— |
Вычисленные значения приращений координат округляют до 0.01
м и записывают в графы 7 и 8 Ведомости вычисления координат.
Далее подсчитываются алгебраические суммы вычисленных приращений
координат ∑(+∆Х) и ∑ (-∆Х), а также ∑(+∆У ) и ∑(-∆У)
Для замкнутого теодолитного хода алгебраическая сумма приращений координат
теоретически должна быть равна 0 (нулю), т.е.
∑∆Хт
= 0 и ∑∆Ут = 0
Практически: ∑∆Хпр = ƒ∆х и ∑∆Упр = ƒ∆у ,
где: ƒ∆х — линейная невязка по оси абсцисс,
ƒ∆у — линейная невязка по оси ординат.
Для данного примера имеем:
ƒ∆х = (+61.10) + (-66.12) = -0.02
м
ƒ∆у = (+70.34) + (-70.37) = -0.03
м
Полученные значения вносятся в Ведомость координат (см. приложение1)
Далее вычисляют абсолютную невязку полигона ƒабс. и периметр Р по формулам:
ƒабс.
= √ ƒ∆х² + ƒ∆у²; Р = 
и сравнивают относительную невязку с допустимым значением
ƒотн = 
,
Причем относительная невязка должна быть выражена дробью, числитель
которой равен единице.
Если невязка допустима, то вычисляют поправки в вычисленные
приращения координат по формулам:
ν∆Хi = 
di и ν∆уi = 
di
поправки округляют до 0,01 м и правильность вычислений контролируют:
ν∆Хi = — ƒ∆X;
ν∆Уi = — ƒ∆У;
Полученные поправки с обратным знаком записывают над вычисленными
значениями приращений координат ручкой или тушью красного цвета.
Для данного примера абсолютная и относительная невязки будут следующие:
ƒабс.
= √ ƒ∆х² + ƒ∆у² = 
= 0,04
м
ƒотн = =
= 
<
Относительная невязка получилась допустимой (меньше предельной 1:2000),
поэтому можно приступить к уравниванию приращений координат.
2.9.Вычисление
исправленных значений приращений координат
Вычисление
исправленных значений приращений координат выполняется по формулам:
∆Хисп. = ∆Хвыч. + ν∆Х; ∆Уисп. =
∆Увыч. + ν∆У,
где: ν∆Х — поправка в
приращения координат по оси абсцисс
ν∆У
— поправка в приращения координат по оси ординат
контролируя правильность вычислений
по формулам:
исп. = теор. и 
исп. = теор.
где 
теор. и 
теор — теоретическое
значение сумм приращений (в замкнутом полигоне равно 0);
2.10.
Вычисление координат пунктов теодолитного
хода
По исходным координатам начальной точки 1 и по исправленным приращениям
координат вычисляют координаты всех остальных точек теодолитного хода.
По правилу, координаты последующей точки равны координатам предыдущей
точки плюс соответствующее приращение координат.
Хi = Хi—1 ± ∆Хисп. ; Уi = Уi-1 ± ∆Уисп. г де:
Хi—1,
Уi-1, Хi, Уi — координаты предшествующих и
последующих точек теодолитного хода.
Контролем правильности вычислений служит совпадение вычисленных
координат конечной точки с исходными значениями..
В рассматриваемом варианте (см. приложение 1)
значения координат исходного пункта полигонометрии 1:
Х1 = 378.39 м и У1 = 521.17
м
Координаты последующих точек получены из вычислений.
Х2 = Х1 + ∆х = 378,39 + 43,96 =
422,35
У2 = У1 + ∆у = 521,17 – 24,56 =
496,61
Х3 = Х2 + ∆х = 422,35 + 22,15 = 444,50
У3 =
У3 + ∆у =
496,61 + 60,18 = 556,79
Х4 =
Х3 + ∆х =
444,50 – 58,78 = 385,72
У4 =
У3 + ∆у =
556,79 + 10,17 = 566,96
Контроль:
Х1
= Х4 + ∆х = 385,72 – 7,33 = 378,39
У1 =
У4 + ∆у =
566,96 – 45,79 = 521,17
Вычисленные координаты заносятся в графы 11 и 12 Ведомости координат.
3.Составление
плана строительного участка.
Составление плана строительного участка включает в себя
построение координатной сетки и нанесение на план точек теодолитного хода.
3.1. Построение координатной сетки и нанесение точек
теодолитного хода по координатам вершин
выполняют на листе плотной бумаги формата А-4 в масштабе 1:500 хорошо
отточенным карандашом 3Т или 4Т по тонкой металлической линейке или деревянной
линейке со скошенным ребром. При проведении линий карандаш надо держать
перпендикулярно листу бумаги.
. 
Рис. 1. Разбивка сетки квадратов по диагоналям
Для этого из центра примерно в середине листа проводят две пересекающиеся
линии и на них от центра откладывают одинаковые расстояния 
(=10-15
см).
Получают
правильный четырёхугольник, на сторонах которого разбивают квадраты со стороной
5 см (рис. 1)
Полученную сетку проверяют, сравнивая все стороны и диагонали квадратов между
собой с помощью измерителя. Отклонения не должны превышать 0,2
мм.
Сетку квадратов подписывают по осям абсцисс и ординат через 5
см * 500 = 2500 см = 25 м. Начало координат выбирают так, чтобы точки
теодолитного хода располагались примерно в середине листа. Для этого по
ведомости вычисления координат теодолитного хода находят наименьшие и
наибольшие значения абсцисс и ординат. Для теодолитного хода, вычисление которого
приведено в Приложении 1, имеем
Хмах = 445,50
м; Хмин. = 378,39 м и Умах = 566,96
м; Умин. = 496,61 м
В этом примере подписи линий сетки по оси абсцисс должны
быть от 350 до 450 м, а ординат – от 490 до 590
м.
Точки теодолитного хода строят с помощью измерителя и
масштабной линейки.
Для построения первого пункта пп № 1 с координатами Х = 378,39
м и У = 521,17 м находят квадрат, в котором этот пункт расположен. От
координатной линии Х = 375 откладывают в масштабе по двум линиям ординат,
ограничивающим квадрат, отрезки 378,39
м – 375 м = 3,39 м и соединяют полученные отрезки прямой линией. Для контроля
от линии сетки Х = 400 откладывают отрезок 400
м – 378,39 м = 21,61 м. Несовпадение точек не должно превышать 0,2
мм.
Далее по полученному отрезку от линии сетки У = 515
м откладывают отрезок 521,17 м – 515 м = 6,17
м и получают точку пп № 1. Для контроля построения ординат от линии сетки У = 540
м откладывают отрезок 540 м – 521,17
м = 18,83 м.
Аналогично строят все остальные точки теодолитного хода.
Для контроля по масштабной линейке берут раствором измерителя расстояние в масштабе,
соответствующее расстоянию между точками в ведомости вычисления координат (см.
табл….. приложения 1), сравнивают его с полученным на плане. Отклонения не
должны превышать 0,3 мм.
Полученные точки накладывают и обозначают условными знаками
с надписями названия точек. Твердые пункты обозначают квадратом со сторонами 3
мм, а вершины хода – кружочком диаметром 2
мм. Полученные точки последовательно соединяют тонкими линиями и получают
план теодолитного хода. Чертёж следует выполнить тушью в соответствии с
приложением 1.( рис. на стр.____). Перед оформлением плана тушью студенты в
обязательном порядке должны представить план преподавателю для контроля и
оценки качества построения, Оформление плана осуществляют в соответствии с
условными знаками и начинают с построения рамки.
Вопросы и задачи для самоконтроля:
Перед сдачей задания обязательно дайте
ответы на следующие вопросы:
- Что называется
приращением координат и как они вычисляются? - Прямая
геодезическая задача. - Обратная
геодезическая задача. - Знаки приращений
координат. - Как определить
угловую невязку в теодолитном ходе? - Как вычислить
невязки в приращениях координат и как они распределяются? - Какая линейная
невязка допускается в теодолитном ходе? - Уметь наложить
точки по координатам. - Уметь определить
координаты точек по координатной сетке (путем интерполирования).
Т Е М А: Геодезические расчеты при вертикальной
планировке
участка
Расчетно-графическая работа № 5
«Геодезические работы при вертикальной
планировке участка»
Работа состоит из двух частей:
Часть I. Нивелирование
поверхности по квадратам.
Цель работы:
1.
Произвести обработку исполнительной полевой
схемы нивелирования поверхности по квадратам (см. рис. 2);
2.
Составить план участка в масштабе 1:500
Выполнить интерполирование горизонталей при
высоте сечения рельефа
0,25 м. Выполнить рисовку рельефа и вычертить
план.
Сущность работы
Для разработки проекта вертикальной планировки участка
местности требуется составить топографический план местности в масштабе 1:500 с
высотой сечения рельефа через 0,25 м.
Для этой цели выполняется нивелирование поверхности по
квадратам методом геометрического нивелирования с использованием
технического нивелира.
Нивелирование поверхности по квадратам выполняют
путем разбивки на местности с помощью теодолита и мерной ленты сетки квадратов
со стороной 20 м.
Затем производится техническое нивелирование способом
«вперед» вершин квадратов с двух станций.
Все отсчеты, взятые по черной стороне рейки, записывают непосредственно на
полевой схеме около вершин сетки квадратов на листе чертёжной бумаги (рис. 2).
На связующие точки, обведенные на рис.2 кружком, производят
для контроля отсчеты с двух станций. Граница станций указана пунктиром (а1, а2, в1, в2).
Контроль правильности связи станций выполняется по формуле: а1+в2 = а2+в1, в общем случае суммы накрест лежащих
отсчетов могут отличаться одна от другой не более, чем на 5
мм. Передача высоты была выполнена на связующую точку d4.
Исходная высота связующей точки Нd4 задается
преподавателем (по усмотрению преподавателя может быть принят вариант передачи
высоты на точку d4 нивелирным
ходом от нивелирного репера)
Исполнительная полевая схема нивелирования поверхности
Рис. 2
Последовательность
обработки результатов съемки
1. Выполнить контроль
нивелирования по связующим точкам.
Связующими
точками являются точки b4, c4,, d4 (см. рис. 2). В качестве
примера сделайте контроль по связующим точкам b4 и d4.
Отсчёты
со станции I на связующие точки соответственно равны: a1 = 0833, a3= 1239, а со станции II: b1 = 1057, b3 = 1462.
Тогда a1 + b3=a3 +b1. Имеем : 1462 + 083 – 1239 + 1057 = 1
мм, что допустимо.
Результаты
ваших контрольных вычислений запишите под рис. 2.
2. Вычислить горизонт инструмента и высоты
вершин квадратов
для станции 1.
Горизонт
инструмента (ГИ) вычисляется по формуле
ГИ1 = Н исх + a 0,
где:
Н исх
— исходная высота точки, (в Вашем случае — это высота
связующей точки d4);
a0 — отсчет по рейке на этой точке (в
данном случае надо брать отсчёт
а1 = 0,833
м, полученный с первой станции, так как горизонт
инструмента
определяется для станции I).
Полученное
значение горизонта инструмента впишите на полевую схему в соответствующем месте.
Затем по формуле
Нi = ГИ 1 – аi,
где
Нi — высоты вершин, определяемых для станции I;
аi, — отсчет по рейке на этих вершинах (по
черной стороне)
вычислите высоты всех вершин в границах, определенных для станции I.
Последовательно
получаемые значения высот запишите на полевую схему рядом с соответствующей
вершиной квадрата.
3. Вычислить горизонт
инструмента и высоты остальных вершин для станции II.
Для
контроля горизонта инструмента вычислите его три раза (так как высоты трёх
связующих точек уже вычислены).
ГИ11 = Н d4 + в4; ГИ’11 = Н с4 + в2; ГИ»11 = Н в4 + в3;
Если
расхождения между значениями ГИ не превысят 5
мм, то вычисляют среднее значение ГИ, и оно
выписывается на полевую схему.
Высоты вершин в границе станции II
вычисляются аналогично по формуле
Нi = ГИ 11 – вi,
и записываются у соответствующих вершин.
Следует помнить!
Отметки
вершин квадратов по линиям 4,5,6 вычисляются через ГИ1, а
по линиям 1,2,3,4 — через ГИII
4.Составить план
поверхности участка в горизонталях по результатам нивелирования по
квадратам
а) На листе чертёжной бумаги в масштабе 1:500 строится сетка квадратов со
сторонами 20 м и наносятся по промерам элементы ситуации.
На план выписывают высоты всех точек (вершин) округляя значения до 0,01
м
б) Путем интерполирования по сторонам квадратов находят положение точек с
высотами, кратными высоте сечения рельефа 0,25
м (используя как графический метод, так и интерполирование на «глаз»).
в) Точки с
одинаковыми высотами соединяют плавными кривыми – горизонталями.
г) Производят
«укладку» горизонталей и подписывают высоты горизонталей кратные
0,5
м
Напоминаем!
Высоты подписывают в разрыве горизонталей так, чтобы основание цифр
было обращено вниз по скату.
д) Работу в
карандаше следует предъявить преподавателю.
- Вычерчивание
плана тушью.
Все элементы плана: надписи, условные знаки
(за исключением горизонталей) следует вычертить черной тушью; горизонтали и их
высоты — коричневым цветом. Вершины квадратов на плане показать точками.
Образец оформления плана приведен в Приложении 2.
Часть II. Геодезические расчеты при
проектировании горизонтальной
площадки.
Цель работы:
Одним из вариантов формы вертикальной планировки рельефа
строительного участка проектом предусматривается горизонтальная площадка. Следует,
используя ранее полученные результаты,
·
выполнить расчёт проектной высоты горизонтальной
площадки при условии минимального объема земляных работ, т.е. при соблюдении
баланса земляных масс, когда объём выемки грунта равен объёму насыпи;
·
составить картограмму земляных работ и вычислить
объёмы перемещаемого грунта.
Последовательность выполнения
геодезических расчетов
1. Для дальнейших расчетов необходимо
составить копию схемы сетки квадратов с выписанными на ней высотами вершин
квадратов (с точностью до 0,01 м).
Значения высот получены Вами в первой части задания.
Примечание 1. Исключительно в учебных
целях для уменьшения нагрузки на чертёж Вам предлагается использовать две
схемы сетки квадратов. Одну как исходную для вычисления проектной высоты
горизонтальной площадки; вторую – для составления картограммы земляных работ
(образцы их заполнения показаны на рис. 3 и 4; сами схемы приведены в
Приложении 2.)
Рис. 3
2.Найдите наименьшую из высот вершин квадратов Н0 и вычислите
условные высоты ∆hi всех вершин квадратов по формуле
∆hi = Hi – H0
Полученные условные высоты выпишите на схему рядом с высотой
вершины
(см. рис. 3).
Примечание 2. Так как
величины ∆hi вычисляются
без контроля, то ошибка, допущенная при вычислении ∆hi ,
выявится только в самом конце работы при подсчете объёмов земляных работ.
Поэтому вычисления производятся дважды.
3.
Вычислите проектную высоту Hпр горизонтальной
площадки при условии соблюдения баланса земляных работ
Н пр = Н0 + 
;
Где ∆h1— условная
высота вершины, входящая только в один квадрат (на рис. 3 это
вершина а1) ;
∆h2 – условная высота вершины,
входящая в два квадрата (на рис.3 – это
вершины в1 и а2);
∆h4 — условная высота вершины, входящая
в четыре квадрата (на рис. 3 – это
вершина в2).
4.
Вычислите рабочие высоты всех вершин
квадратов по формуле:
hi = Hпр — Hi
где hi — рабочая высота вершины
квадрата;
Hi —
отметка земли на каждой вершине квадрата;
Hпр –
проектная высота горизонтальной площадки
и
впишите их на картограмму земляных работ красным цветом
(см. рис. 4).
Рис. 4
Рис. 5 Надписи отметок на картограмме у
вершины квадрата
5.
Составление картограммы земляных масс
Для этого на листе миллиметровой бумаги строят сетку
квадратов со стороной 4 см, что в масштабе 1:500 составляет 20
м. У вершин квадратов выписывают фактические отметки земли, проектные
отметки, а слева от проектных – рабочие отметки.
Определяют положение линии нулевых работ, т.е. линии пересечения
проектной плоскости с реальной поверхности.
6.
Определение положения точек нулевых работ.
По сторонам квадратов, где рабочие высоты меняют знак на
противоположный, найдите расстояния до точек нулевых работ по формулам:
L1 = 
или
L2 =
,
где hi-1 и hi —
соответственно значения рабочих высот предшествующих и
последующих вершин;
di —
горизонтальное расстояние между этими вершинами.
Пример (см. рис. 4):
Для стороны в1 – с1 имеем
L1 = 
Для контроля вычисляем L2;
L2 = 
;
Контролем является равенство суммы L1 + L2 = стороне
d =14.94 (м) + 5.06 (м) = 20.0 (м)
Откладываем от вершины в1 расстояние,
равное 14.94 м, или от с1, равное 5.06
м с учетом масштаба, получаем на картограмме точку нулевых работ. Аналогично
находим точки нулевых работ на других сторонах квадратов и, соединив их штрих-пунктирной
линией, получаем границу выемки и насыпи.
Значения L1, L2 ……… Ln выписывают на картограмму синим цветом, округляя до 0,1
м.
Зону выемки на картограмме показываем красным
цветом штриховкой, а зону насыпи – точками.
Составление картограммы завершают вычислением объёмов
перемещаемых земляных масс в пределах каждого квадрата отдельно для выемки и
насыпи (таблица 4 Приложения 2)
7. Вычисление объёмов земляных работ.
Вычисления выполните в ведомости таблицы. Перед началом
вычислений разбейте участок на геометрические фигуры (квадраты и треугольники).
Пронумеруйте фигуры на картограмме и впишите номера фигур в гр. 1 таблицы.
Объём земляной призмы V
вычислите по каждому квадрату отдельно по формуле
V =S×hср
где: S — площадь основания
призмы (фигуры на картограмме);
hср — средняя рабочая отметка для данной
фигуры,
hср = 
; n – количество отметок,
Площади фигур определяют по размерам сторон фигуры
согласно масштабу.
Полученные значения площадей S, средних рабочих отметок h и объемов
заносят в ведомость вычисления объёмов (табл.4 Приложение 2), причем значения площадей
и объемов округляют до 0,1 м, а средних рабочих отметок до
0,01 м.
Вычисления ведите в следующем порядке:
·
вычислите площади фигур и запишите их в гр. 3
таблицы;
·
вычислите средние рабочие отметки;
·
вычислите объемы фигур.
Для
контроля по гр. 3 таблицы подсчитайте сумму площадей всех фигур.
С
точностью до 1% она должна совпадать с общей площадью участка.
Примечание 3. Значения hср могут
иметь знак + (плюс) или – (минус), поэтому и
значения объемов будут иметь знак. Знак «плюс» перед значением
объёма грунта будет соответствовать насыпи, а знак минус
– срезки
7.
Общий контроль.
По условию проектирования – это
равенство объёмов выемок и насыпей.
Для вывода общего баланса земляных работ суммируйте
значения объемов по графам 5 и 6 таблицы.
Расхождение ∆V = ∑(+V) +∑ (-V) не должно превышать 3% от общего объёма земляных
работ.
Вопросы и задачи для самоконтроля
Перед защитой практической работы обязательно дайте
ответы на следующие вопросы:
1.
В каких случаях выполняют нивелирование по квадратам?
2.
С какой целью на связующие точки делают отсчёты по
рейкам с двух сторон?
3.
По какой формуле вычисляют горизонт инструмента на
станции?
4.
Какой метод используется для вычисления высот
вершин квадратов?
5.
Чему будет равен отсчёт по рейке, установленной на
точке с высотой 84,327 м, если горизонт инструмента ГИ = 85,624?
6.
Сколько поместится горизонталей на отрезке между
точками с высотами 87,42 м и 88,32 м, если высота сечения рельефа равна 0,25
м?
7.
По какой формуле вычисляется рабочая отметка?
8.
Как определить положение точки нулевых работ?
9.
Что разделяет линия нулевых работ?
10. По какой формуле вычисляют объём земляных работ?
11. Что показывает рабочая высота? Что означают знаки «+» и « — » у
рабочей высоты?
12. Как контролируется правильность вычисления проектной высоты горизонтальной
площадки?
Т Е М А: Построение
профиля по результатам полевого трассирования.
Определение проектных элементов трассы.
Расчетно-графическая
работа № 6
«Построение
продольного профиля автодороги»
Пособия и принадлежности: , масштабная
линейка, измеритель, журналы вычислений,
«Геодезические
таблицы для строителей» (авт. Л.С.Хренов), миллиметровая бумага формата А-4,
чертежные принадлежности
Цель работы: Обработать материалы полевого трассирования и построить
продольный
профиль трассы.
Обработка
материалов полевого трассирования состоит из следующих этапов:
1.
Обработка пикетажного журнала;
2.
Обработка журнала технического
нивелирования;
3.
Построение продольного профиля трассы.
Исходные
данные
Исходными
данными для Вашего задания являются:
·
Журнал нивелирования трассы;
·
Пикетажный журнал;
·
Отметки реперов №№ 17 и 18, между которыми
проложена нивелирная трасса.
Отметки исходных
реперов каждый студент берет из приложения по своему варианту.
В нашем примере отметка
репера № 17 = 118,118 м;
отметка репера № 18 = 115,218
м
- Обработка
пикетажного журнала
На рис.5 (см. Приложение 3) показан пикетажный журнал, на
котором ось трассы автодороги с одним углом поворота θ= 24º20′ в
высотном положении привязана к грунтовым реперам №№ 17 и 18
государственного нивелирования IУ класса. Пикетажный
журнал из методических указаний следует перенести в журнал вычислений (см. рис.
в рабочей тетради к заданию № 6).
По заданному углу поворота трассы
θ= 24º20′ + Nº, где N – номер варианта
и
радиусу R = 200
м рассчитать значения главных точек кривой согласно
индивидуальному варианту по формулам:
Т = Rtg 
; К = 
; Б = R*(sec
); D = 2Т – К
или
определить по таблицам [….].
Значения элементов
круговой кривой записывают в пикетажный журнал справа от угла поворота в
столбец в таком порядке: θ, R, T, K, Б, D,
где: θ – угол поворота трассы;
R — радиус
кривой;
T —
тангенс;
К – касательная (длина кривой);
Б – биссектриса;
D – домер.
Слева от угла поворота выписывают пикетажные значения
начала и конца кривой, определенные с контролем вычислений, и по пикетажному
значению на оси трассы отмечают начало и конец кривой соответственно (НК и КК)
- Обработка
журнала технического нивелирования
Обработка журнала технического нивелирования сводится к
вычислению превышений между связующими точками, их увязке и вычислению отметок
связующих и промежуточных точек трассы.
Образец заполнения журнала технического нивелирования
приведен в таблице …. (см. Приложение 3)
Для обработки журнала нивелирования используется
классическая схема, обеспечивающая контроль вычислений на каждом этапе.
Обработку журнала нивелирования желательно осуществлять с помощью
микрокалькуляторов любых типов, что обеспечивает высокую производительность
вычислений.
При обработке журнала нивелирования необходимо соблюдать
следующую последовательность вычислений:
а) Вычисляют превышения между связующими точками на
каждой станции по черной и красной сторонам рейки:
hч = Зч – Пч (1)
hкр = Зкр – Пкр, (2)
где
Зч и Зкр — отсчеты по задней рейке, соответственно,
ч – черной, кр – красной сторонам рейки;
Пч и Пкр — отсчеты
по передней рейке,
Расхождения в превышениях, вычисленных по черной и красной сторонам
реек, не должны превышать ± 4 мм.
Если
расхождения между вычисленными превышениями в пределах допуска, то их
записывают в графу (6) журнала нивелирования.
б) Из двух значений hч и hкр определяют
среднее превышение
hср = 
(3) и
записывают в графу 7 журнала, округляя их до миллиметров по правилам
округления.
в) На каждой
странице производят постраничный контроль
∑З — ∑П = ∑h =2∑h
ср, (4)
Где ∑З – сумма задних отсчетов (графа 3);
∑П – сумма передних отсчетов на данной странице;
∑h, ∑h
ср – сумма всех превышений (графа 6) и сумма средних
превышений.
г) Вычисляют
практическую невязку нивелирного разомкнутого хода fh и оценивают точность полевых
измерений путем сравнения её с допустимым значением:
fh = ∑hср – ( Нкон – Ннач),
(5)
где
∑hср — сумма средних превышений хода;
Нкон, Ннач — отметки начального и конечного реперов.
Допустимая
невязка, мм, определяется по формуле
fhдоп = ±50 мм
(6)
где
L – длина хода в километрах
или fhдоп = ± 10мм
, (7)
где
n – число станций в
нивелирном ходе.
Если fh ≤ fhдоп, то невязка получилась допустимой. Её распределяют поровну в виде
поправок (с округлением до целых мм) на все превышения со знаком, обратным
знаку невязки, и подписывают над соответствующими средними превышениями.
Поправку в превышении можно вычислить по формуле:
∆h = 
,
(8)
где
fh – невязка нивелирного
хода;
n — число станций в нивелирном ходе.
д) Вычисляют исправленные превышения между связующими точками:
hувяз. = hcр + ∆h (9)
контролем вычислений является условие
∑hувяз. = ∑hтеор
( 10)
е) Вычисление отметок связующих точек.
Вычисляют отметки связующих точек последовательно через
превышения
Н п+1 = Н п + h увяз.,
(11)
где Н п+1, Н п – отметки предыдущей и последующей точек;
h
увяз. – исправленное поправкой среднее
превышение.
Например: Н ПК0 = НRp-17 + h
увяз 1 = 118.118 +0.746 = 118.864;
Н ПК1
= НПК0 + h увяз 2 =
118.864 – 2.229 = 116.635.
Отметки записывают в
графу 10 журнала.
Для станций, на которых есть промежуточные точки, вычисляют
горизонт инструмента.
Первое значение ГП1 определяют по отметке передней связующей точки Нп и
отсчёту по черной стороне рейки, установленной на этой точке. Второе значение ГП2 определяют
по отметке Нз задней точки и отсчёту по черной стороне
рейки, установленной на данной точке. Из двух ГИ вычисляют
среднее значение и записывают в графу 9 журнала.
ГИ1 = Нз +Зч; ГИ2 = Нп +
Пч; ГИср = 
ж) Вычисление отметок промежуточных точек.
Отметки промежуточных точек данной станции вычисляют по
формуле
Нпром = ГИср –
с, (12)
где с – отсчет по черной стороне рейке, установленной на
промежуточной
точке.
Например, на ст. 2:
ГИ1 = НПК-0 +0.385 = 118.864 +
0.385 = 119.249 м;
ГИ2 = НПК-1 +2.617 = 116.635 + 2.617= 119.252
м;
ГИср = 119.250
м;
ННК = ГИср — с = 119.250 – 2.406
= 116.844 м
После
вычисления отметок всех точек трассы приступают к построению продольного
профиля трассы.
- Построение продольного профиля трассы
В качестве исходных материалов используют журнал
нивелирования и пикетажный журнал. Профиль трассы строят в масштабах:
горизонтальный 1:2000 ( в 1
см – 20 м)
вертикальный 1:200 (в 1
см – 2 м)
на миллиметровой бумаге, начиная с построения профильной
сетки, образец которой для профиля автодороги приведен на рисунке в Приложении
3.
В графах 6 и 5 откладывают в принятом горизонтальном
масштабе пикеты и плюсовые точки, между которыми указывают расстояния.
Затем по данным журнала нивелирования заполняют графу 4.
Отметки земли выписывают до сотых долей метра.
Для удобства размещения материала на чертеже выбирают
условный горизонт для верхней линии профильной сетки. Целесообразно выбирать
так, чтобы самая низкая точка профиля находилась над верхней линией сетки на
расстоянии 5-6 см.
Графу 8 заполняют по материалам съёмки полосы трассы,
содержавшимся в пикетажном журнале. Вместо условных знаков контуров и угодий
разрешается вписывать их названия.
Для заполнения графы 7 «План прямых и кривых» используют
расчеты пикетажа главных точек кривой из пикетажного журнала и в ней изображают
положение прямолинейных и криволинейных участков трассы. От нулевого
пикета до начала кривой по середине графы
проводят прямую линию, а между началом и концом кривой дугу,
обозначающую кривую. Дуга сверху указывает поворот трассы вправо,
а дуга снизу поворот налево. Начало и конец кривой отмечается
ординатой, у которой выписывают расстояния до ближайшего младшего или старшего
пикета. У каждой кривой выписывают основные элементы Т, Б, К, Д, R, θ.
Над прямолинейными участками трассы выписывают длину этого
участка, а под линией румб этого направления трассы. Румб каждого
прямолинейного участка вычисляется с учетом угла поворота трассы. Длины
прямолинейных участков трассы вычисляют по пикетажным значениям главных точек
кривой. Например, длина первого участка равна пикетажному значению начала
первой кривой. Длина второго прямолинейного участка равна разности пикетажных
значений начала второй и конца первой кривых. Например:
L = НК2 — КК1 = (
ГК4 + 20.02) – (ГК1 + 81.82) = 238.20
м
Графа «грунты» заполняется по данным пикетажной книжки..
Для построения черной линии профиля на продолжениях
ординат, обозначающих пикетные и плюсовые точки, а также главные точки кривой,
откладывают разности между отметками земли (черные отметки) и условным
горизонтом соответствующих точек, в принятом масштабе. Полученные точки
соединяют попарно линиями, получают черную линию профиля трассы.
Проектирование проектной (красной)
линии на продольном профиле трассы
При проектировании проектной линии на профиле необходимо
учитывать следующие условия:
1.
уклон проектной линии не должен превышать 0,010;
2.
минимум земляных работ, т.е. рабочие отметки не
должны превышать 2.0 м;
3.
баланс земляных работ, т.е. объемы насыпей и
срезок грунта должны быть примерно одинаковыми.
Проектную (красную) отметку
нулевого пикета каждый студент выбирает с учетом срезки грунта на этом пикете в
пределах одного метра по отметке земли (черная отметка).
Например, отметка земли нулевого пикета равна 128.86
м Проектную отметку необходимо принять 128.00
м. Проектные отметки последующих точек вычисляются по формуле:
,
(13)
Нп — проектная отметка
предыдущей точки;
i — уклон линии;
а — горизонтальное проложение линии.
Вычисленные по формуле (13) проектные (красные) отметки
записывают в графу «проектные отметки» напротив соответствующих точек. По
проектным отметкам строят проектную (красную) линию профиля аналогично черной
линии профиля. Если проектная линия имеет несколько уклонов на всем протяжении
трассы, то эти участки выделяются в графе «уклоны» ординатами.
В образовавшихся прямоугольниках прочерчивают диагонали,
которые показывают направление уклонов линий на подъем или понижение.
Горизонтальные участки проектной линии в прямоугольниках графы «уклоны»
обозначаются горизонтальными линиями. Величины принятых уклонов для каждого
участка выписывают над диагоналями, а длины участков под линиями.
Проектные уклоны вычисляют по формуле
iпр = 
, (14)
где 
, 
— проектные отметки на концах
участка, получаемые по проектному профилю графически;
d — длина участка.
Рабочие отметки вычисляются по разностям проектных отметок
и отметок земли соответствующих точек:
hр = Нпр — Нч
(15)
Вычисленные по формуле (15) рабочие отметки выписывают у
красной линии на профиле трассы по правилу: положительные рабочие
отметки выписывают над красной линией и указывают
на насыпку грунта, отрицательные – под ней и указывают на срезку
грунта.
Работы по составлению проектного профиля завершают расчетом
расстояний до точек нулевых работ. Для этого проводят ординаты от точек
пересечения проектной линии профиля с поверхностью земли до верхней линии
профильной сетки.
Расстояния от точки нулевых работ до соседних точек
вычисляют по формулам:
х1 = 
×d;
(16)
х2 = 
d,
(17)
где 
— абсолютные
значения рабочих отметок точек трассы;
hp1 — рабочая отметка на младшем пикете или плюсовой
точке;
hp2 — рабочая отметка на старшем пикете или плюсовой точке;
d — расстояние между этими точками.
Например, для точки нулевых работ, расположенной на участке
ПК2+60 и
ПК 3 ( см. Приложение 3 стр. …. )
х1 = ×d = 
м;
х2 = 
d = 
м
Контроль вычисления расстояний х1 и х2 осуществляется по формуле:
х1 + х2 = d (18)
Расстояния выписывают на профиль над условным горизонтом на
соответствующем пикете.
Отметку точки нулевых работ (синюю
отметку) вычисляют по формуле
Н0 = Н
+ ix
(19)
где H0 — отметка
точки нулевых работ (синяя отметка);
Н
— проектная
отметка предыдущей точки;
i — уклон линии на этом участке трассы;
х — расстояние от точки
нулевых работ до младшего пикета или плюсовой
точки.
На профиле из точек нулевых работ до условного горизонта
проводят линию, вдоль которой выписывают синюю отметку.
Продольный профиль трассы оформляется тушью (пастой) трёх
цветов.
Красным цветом оформляют
все линии и надписи следующих граф:
·
осевую линию трассы графы «план местности»;
·
линии прямых и кривых и все надписи в этой графе;
·
проектные (красные) отметки и графу «уклоны»,
·
проектную линию и рабочие отметки;
Синим цветом —
ордината и отметки (синие) точек нулевых работ,
расстояния х1 и х2;
Остальные линии и надписи оформляются черным цветом.
Выемки закрашивают слоем
акварельной краски желтого цвета, а насыпи закрашивают
красным цветом.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
Перед защитой практической работы обязательно дайте
ответы на следующие вопросы:
1.
Что называется профилем?
2.
Что называется пикетом?
3.
Что такое сторожок?
4.
Что такое плюсовые точки?
5.
Что такое угол поворота трассы?
6.
Что такое пикетажный журнал и как он
оформляется?
7.
Что называется «иксовыми» точками?
8.
По какой формуле вычисляются невязки
нивелирных ходов?
9.
По какой формуле вычисляются допустимые
невязки?
10.
Что такое связующие точки?
11. Зачем берут отсчет по черной и красной стороне рейки?
12.
Как вычисляются превышения?
13.
Как вычисляются отметки связующих точек?
14.
Как вычисляется горизонт инструмента
и зачем он нужен?
15.
Построение продольного профиля.
16.
Что называется красной отметкой и как
они находятся?
17.
Что называется рабочей отметкой и как
они находятся?
18.
Что называется точкой нулевых работ и
как они находятся?
19.
Что такое синяя отметка и расстояния
до точек нулевых работ, как они находятся?
20.
Какие бывают элементы кривой и как они
находятся?
Приложение 1.
Исходные данные для вычисления координат
пунктов теодолитного хода
Таблица
1.
|
№№ пунктов |
Измеренные углы (β) º ‘ « |
Средние значения горизонтальных проложений линий хода (d) в метрах |
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
110º |
|
|
50,36 |
||
|
2 |
81 |
|
|
64,12 |
||
|
3 |
79 |
|
|
59,66 |
||
|
4 |
89 |
|
|
46,38 |
||
|
1 |
Таблица
2.
|
Варианты |
Номер исходного пункта полигонометрии |
Координаты, м |
Дирекционный линии º |
|
|
Х |
У |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
1 |
378,40 |
521,20 |
330º |
|
2 |
1 |
379,40 |
522,20 |
330 |
|
3 |
1 |
380,40 |
523,20 |
330 |
|
4 |
1 |
390,40 |
533,20 |
330 |
|
5 |
1 |
400,40 |
543,20 |
330 |
|
6 |
1 |
401,40 |
544,20 |
330 |
|
7 |
1 |
411,40 |
554,20 |
330 |
|
8 |
1 |
412,40 |
555,20 |
330 |
|
9 |
1 |
422,40 |
565,20 |
330 |
|
10 |
1 |
423,40 |
566,20 |
330 |
|
11 |
1 |
378,40 |
521,20 |
330 |
|
12 |
1 |
380,40 |
523,20 |
331 |
|
13 |
1 |
379,40 |
522,20 |
331 |
|
14 |
1 |
390,40 |
533,20 |
331 |
|
15 |
1 |
400,40 |
543,20 |
331 |
|
16 |
1 |
401,40 |
544,20 |
331 |
|
17 |
1 |
411,40 |
554,20 |
331 |
|
18 |
1 |
412,40 |
555,20 |
331 |
|
19 |
1 |
422,40 |
565,20 |
331 |
|
20 |
1 |
423,40 |
566,20 |
331 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
21 |
1 |
390,40 |
533,20 |
331 |
|
22 |
1 |
411,40 |
554,20 |
331 |
|
23 |
1 |
422,40 |
565,20 |
331 |
|
24 |
1 |
412,40 |
555,20 |
331 |
|
25 |
1 |
401,40 |
544,20 |
331 |
|
26 |
1 |
423,40 |
566,20 |
331 |
|
27 |
1 |
378,40 |
521,20 |
331 |
|
28 |
1 |
380,40 |
523,20 |
331 |
|
29 |
1 |
390,40 |
533,20 |
331 |
|
30 |
1 |
379,40 |
522,20 |
331 |
|
31 |
1 |
400,40 |
545,20 |
331 |
|
32 |
1 |
401,40 |
546,20 |
331 |
|
33 |
1 |
402,40 |
547,20 |
331 |
|
34 |
1 |
403,40 |
548,20 |
331 |
|
35 |
1 |
404,40 |
549,20 |
331 |
8
1. Общие сведения о нивелировании.
1.1. Сущность и методы нивелирования.
Нивелированием называют определение превышений между отдельными точками земной поверхности с последующим вычислением их высот над принятой отсчетной уровенной поверхностью.
Расстояние по отвесной линии от уровенной поверхности точки до уровенной поверхности, принятой за начальную, называется высотой точки, обозначается Н. Числовое значение высоты называется отметкой.
Если высоты точек вычислены относительно основной уровенной поверхности, их называют абсолютными высотами, альтитудами. Если они вычислены относительно любой другой, условно взятой поверхности, их называют условными.
Превышение – это разность абсолютных или условных отметок двух точек. Зная отметку одной и превышение между ними, можно вычислить отметку другой точки.
Нивелирование производят для изучения рельефа, определения высот точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений. Результаты нивелирования имеют большое значение для решения научных задач как самой геодезии, так и для других наук о Земле.
В зависимости от применяемых приборов и измеряемых величин различают следующие методы нивелирования:
1. Геометрическое нивелирование выполняют горизонтальным лучом визирования. Осуществляют его обычно с помощью нивелиров, но можно использовать и другие приборы, позволяющие получать горизонтальный луч.
Рис. 1. Способы нивелирования
При нивелировании из середины нивелир располагают между двумя точками примерно на одинаковых расстояниях (рис.1, а). В точках устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями. Их ставят на колышек, вбитый вровень с землей, или на специальный костыль, так как рейка под собственной тяжестью будет давить на землю и отсчет по ней будет меняться. Визирный луч зрительной трубы нивелира последовательно наводят на рейки и берут отсчеты З и П, которые записывают в миллиметрах в журнал нивелирования. Отсчет по рейке производят по средней нити нивелира, т.е. по месту, где проекция средней нити пересекает рейку. Превышение между точками определяют по формуле
h = З – П
где З – отсчет назад на заднюю точку А;
П – отсчет вперед на переднюю точку B.
При нивелировании вперед прибор устанавливают над точкой А (рис. 1, б), измеряют его высоту i и берут отсчет П по рейке в точке В. Превышение определяют вычитанием из высоты прибора i отсчета П.
h = i – П.
Высоту передней точки В вычисляется по формуле:
Высоту визирного луча на уровенной поверхностью называют горизонтом инструмента HГИ (рис. 1) и вычисляют
НГИ = НА + З = НА + i.
Место установки нивелира называется станцией. Если для определения превышения между точками А и В достаточно установить прибор один раз, то такой случай называется простым нивелированием.
Если же превышение между точками определяют только после нескольких установок нивелира, такое нивелирование называют сложным или последовательным (рис. 2).
Рис. 2. Последовательное нивелирование.
В этом случае точки С и D называют связующими. Превышение между ними определяют как при простом нивелировании:
; 
; 
h = ∑З – ∑П
Такую схему нивелирования называют нивелирным ходом.
Превышение при нивелировании вперед равно высоте прибора минус отсчет по рейке. Превышение при нивелировании из середины равно отсчету на заднюю рейку минус отсчет на переднюю рейку.
2. Тригонометрическое нивелирование выполняют наклонным лучом визирования, приборами которые имеют вертикальный круг (тахеометр, кипрегель). При этом измеряют угол наклона визирной оси v и расстояние d до рейки установленной в нивелируемой точке. Превышение вычисляют по тригонометрическим формулам.
d=До*соs v
h=d*tg v
где d – горизонтальное проложение линии,
Д— расстояние до рейки,
v— угол наклона.
Оба метода примерно равноточны и называются техническими методами.
Физических методов нивелирования несколько. При этом используют определенные закономерности природных явлений. Сюда относят барометрическое, гидростатическое, радио- и звуковое нивелирование.
3. Барометрическое нивелирование основано на том, что с изменением высоты точек над уровенной поверхностью изменяется атмосферное давление. Измеряя давление барометрами, анероидами и другими приборами, получают данные для вычисления высот точек. Барометрическая ступень для Крыма 9,5-12,5м.
4. Гидростатическое нивелирование – определение превышений основывается на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одном уровне, независимо от высоты точек, на которых установлены сосуды.
5. Аэрорадионивелирование — превышения определяются путем измерения высот полета летательного аппарата радиовысотомером.
6. Механическое нивелирование — выполняется с помощью приборов, устанавливаемых в путеизмерительных вагонах, тележках, автомобилях, которые при движении вычерчивают профиль пройденного пути. Такие приборы называются профилографы.
К раме велосипеда или автомобиля подвешен маятник. Системой передач маятник связан с карандашом, который на миллиметровой бумаге вычерчивает профиль пройденного пути.
Масштаб профиля для горизонтальных линий 1 : 2000 или 1 : 5000, для вертикальных линий — в 10 раз крупнее.
7. Стереофотограмметрическое нивелирование основано на определении превышения по паре фотоснимков одной и той же местности, полученных из двух точек базиса фотографирования.
8. Определение превышений по результатам спутниковых измерений. Использование спутниковой системы ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система позволяет определять пространственные координаты точек.
1.2. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты нивелирования
При выводе формул для способов нивелирования из середины и вперед принято, что уровенная поверхность является плоскостью, визирный луч прямолинеен и горизонтален, рейки, установленные в точках, параллельны между собой.
На самом деле уровенная поверхность не является плоскостью и рейки, установленные в точках А и В перпендикулярно поверхности, непараллельны между собой (рис. 3), следовательно отсчеты З и П преувеличены на величину поправок за кривизну Земли СМ = К1 и DN = К2.
Рис. 3. Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты геометрического нивелирования
Поправки за кривизну Земли равны:
,
где
S1, S2 — расстояние от нивелира до реек;
R – радиус Земли.
Кроме того известно, что луч света распространяется прямолинейно лишь в однородной среде. В реальной атмосфере, плотность которой увеличивается по мере приближения к поверхности Земли, луч света идет по некоторой кривой, которая называется рефракционной кривой. Вследствие этого визирный луч имеет форму рефракционной кривой (обращенной выпуклостью к верху) радиуса R1 и пересекает рейки в точках C’ и D’. Поэтому отчеты по рейкам уменьшаются на величину поправок за рефракцию: СC’ = r1 и DD’= r2, которые определяются по формуле
Радиус рефракционной кривой зависит от температуры, плотности, влажности воздуха и др. Отношение радиуса Земли R к радиусу рефракционной кривой R1 называют коэффициентом земной рефракции, среднее значение которого принимают
Обозначим
,
где f1 и f2 – поправки за кривизну Земли и рефракцию равны
Следовательно превышение между точками А и В с учётом поправок за кривизну Земли и рефракцию равно
Необходимость учета поправки зависит от требуемой точности измерений.
Из формулы следует, что при равенстве расстояний от нивелира до реек и примерно одинаковых условиях можно считать, что f1 = f2 и h = З – П. Таким образом, при нивелировании из середины с соблюдением равенства плеч влияние кривизны Земли и рефракции практически устраняется.
1.3. Марки и реперы.
Геодезические знаки служат для обозначения и сохранения точек местности, координаты которых определены.
Нивелирные знаки в основном служат для обозначения и сохранения на местности точек с известными высотами. Их делят на фундаментальные, постоянные и временные.
На линиях нивелирования I и II классов через 50—60 км вблизи уровнемерных станций, основных речных и озерных водомерных постов ставят фундаментальные реперы. В 50—150 м от фундаментального репера закладывают репер-спутник для лучшего отыскания и использования фундаментального репера.
Постоянные нивелирные знаки устанавливают через 5—6 км на нивелирных линиях всех классов, их делят на грунтовые, скальные, стенные. При строительстве сооружений ставят строительные постоянные реперы. Стенные реперы и марки закладывают в стены массивных сооружении, в устои мостов и гидротехнических сооружений: плотины, шлюзы, насосные станции, оголовки каналов, заложенные на глубину полтора метра и более в грунт и т. д.
Марка (металлическая) бетонируется в стену здания или сооружения. На лицевой стороне марки есть отверстие, куда передается отметка нивелированием I и II класса.
Реперы бывают стенные и грунтовые.
Стенной репер бетонируется в стену сооружения. Выступающая из стены часть имеет трехгранную форму. На верхнее ребро передается отметка.
Грунтовый репер из металла (рельс) бетонируется в яме, а деревянный закапывается в яму. В верхней части выделяется точка для передачи отметки.
Около постоянных реперов, устанавливаемых в северной зоне сезонного промерзания, ставят столбы — опознавательные знаки, а сам репер заглублен под почву для лучшей сохранности. На репер или на опознавательный знак устанавливают металлическую охранную плиту. Она обращена в сторону репера. Основание постоянного репера должно быть заложено ниже границы промерзания, чтобы репер не выпучивало в период замерзания и оттаивания грунта.
Нельзя устанавливать реперы около обрывов, на оползнях, в рыхлый грунт или плывуны, в местах, где их может повредить транспорт или сельскохозяйственная машина.
На площади, занятой мелиоративной системой, надо поставить столько постоянных реперов, чтобы наибольшее, расстояние от любой точки системы до ближайшего репера было не более 700 м, т. е. на каждые 100 га надо устанавливать по реперу. В городах реперы устанавливают на каждом перекрёстке.
При изысканиях вдоль рек и каналов реперы ставят около водомерных постов, у сужений русла, у перепадов и порогов, около островов, при устьях впадающих рек и суходолов, около существующих и в местах проектируемых сооружений, предусматривая его будущую сохранность.
Временные знаки устанавливают на период топографических съемок. В качестве временных знаков используют колья длиной около 0,5—1,0 м; гвозди—дюбели, забитые в строения, деревянные опоры линий связи, в деревья, мосты и т.п.; камни, валуны и т. д.
2. Приборы, применяемые при нивелировании.
2.1. Классификация нивелиров и их устройство.
Нивелир – геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот двух точек при помощи горизонтального луча и нивелирных реек, вертикально установленных в этих точках.
По классу точности нивелиры разделяют на:
-высокоточные Н-05;
-точные Н-3
— технические Н-10.
Числа в шифре нивелира означают допустимую среднюю квадратическую погрешность, получаемую при нивелировании на 1 км двойного хода.
Кроме того, числа, стоящие впереди Н, – номера последующих моделей (3Н-3КЛ).
Нивелиры всех типов в зависимости от устройства, применяемого для приведения луча визирования в горизонтальное положение, выпускают в двух исполнениях: с уровнем при зрительной трубе (уровенные) и с компенсатором углов наклона (компенсационные). При наличии компенсатора к шифру нивелира добавляется индекс К, например Н-3К. Нивелиры типов Н-3 и Н-10 допускается изготовлять с лимбом для измерения горизонтальных углов с точностью до 5′. При наличии лимба к шифру нивелира добавляется индекс Л, например 2Н-10КЛ.
Нивелир Н-3 (рис. 4) относится к точным нивелирам, увеличение зрительной трубы – 31,5х, наименьшее расстояние визирования – 1 м, цена деления уровней: круглого — 10′, контактного цилиндрического — 15». Прибор предназначен для нивелирования III и IV классов, а также для инженерно-геодезических работ при изысканиях и в строительстве.
Рис.4. Точный нивелир Н-3:
а – вид со стороны круглого уровня; б – вид со стороны цилиндрического уровня; в – вид со стороны окуляра зрительной трубы без предохранительного колпачка: 1 – подъемные винты; 2 – элевационный винт; 3 – круглый уровень; 4 – кремальера; 5 – корпус зрительной трубы; 6 – наводящий винт; 7 – трегер; 8 – закрепительный винт; 9 – объектив; 10 – окуляр с диоптрийным кольцом; 11 – контактный цилиндрический уровень; 12 – юстировочные винты цилиндрического уровня; 13 – крышка; 14 – сетка нитей; 15 – металлическая пластина; 16 – крепежные винты сетки нитей
Нивелир крепят к штативу с помощью станового винта и пружинящей пластины. В отвесное положение ось вращения нивелира устанавливают по круглому уровню с помощью подъемных винтов, винтовая нарезка которых входит в гнезда подставки (трегера). Для приближенного наведения трубы на рейку служит мушка над объективом зрительной трубы нивелира, для точного — наводящий винт, который работает, когда труба зафиксирована закрепительным винтом. Винт кремальеры служит для фокусировки трубы, а резкость изображения сетки нитей достигается вращением диоптрийного кольца окуляра. Перед каждым отсчетом по рейке визирную ось нивелира устанавливают в горизонтальное положение элевационным винтом. Изображения половинок концов пузырька контактного цилиндрического уровня через систему призм передаются в поле зрения трубы (рис.5). Если центр пузырька уровня совместить с нуль-пунктом ампулы, то произойдет оптический контакт — изображения половинок концов пузырька уровня будут равными по длине и образуют в верхней части один овал (рис.5,в). При наклоне оси уровня контакт нарушается (рис.5,а,б).
Рис.5. Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3 при положениях пузырька цилиндрического уровня вне нуль-пункта (а,б) и в нуль-пункте (в)
У нивелира Н-3К (рис.6) основные параметры те же, что и у нивелира Н-3. Предварительное наведение луча визирования нивелира на рейку осуществляется от руки, а точное — вращением бесконечного наводящего винта.
Рис.6. Точный нивелир Н-3К (а) и поперечный разрез окулярной части трубы (б):
1 – винт наводящего устройства бесконечной наводки; 2 – кремальера; 3 – окуляр с диоптрийным кольцом; 4 – предохранительный колпачок; 5 – откидное зеркальце; 6 – круглый уровень с тремя юстировочными винтами; 7 – подъемный винт; 8 – юстировочные винты сетки нитей; 9 – оправа окуляра; 10 – диафрагма сетки нитей
Предел работы компенсатора не менее 15′, время затухания колебаний подвесной системы не более 2 с. Основные части компенсатора, обеспечивающие постоянство фокусировки и повышение точности его работы, — верхняя неподвижно закрепленная призма и нижняя, подвешенная на четырех стальных нитях; она придает визирному лучу горизонтальное положение.
2.2. Нивелирные рейки
Нивелирные рейки для нивелирования III – IV класса и технического изготавливают из деревянных брусьев двутаврового сечения шириной 8 – 10 и толщиной 2 – 3 см.
Рейка РН-3 (рис. 7) имеет длину 3 м. Деления нанесены через 1 см. Нижняя часть рейки заключена в металлическую оковку и называется пяткой.
Основная шкала имеет деления черного и белого цвета, ноль совмещен с пяткой рейки. Дополнительная шкала на другой стороне рейки имеет чередующиеся красные и белые деления. С пяткой рейки совмещен отсчет больше 4000 мм. Часто встречаются комплекты реек, у которых с пятками красных сторон совпадают отсчеты 4687 и 4787 мм. Поэтому превышения, измеренные по красным сторонам реек, будут больше или меньше на 100 мм измеренных по черным сторонам реек.
Рис. 7. Нивелирная рейка (а) и поле зрения зрительной трубы нивелира с цилиндрическим уровнем (б)
Для установки рейки в вертикальное положение к ней прикрепляют круглый уровень или небольшие кронштейны, на которые подвешивают отвес.
Перед началом рабочего сезона и по его окончании рейки компарируют специальной контрольной линейкой. Ошибка в длине дециметровых делений рейки, предназначенной для нивелирования линий IV класса, не должна превышать 0,3 мм, а для нивелирования линий III класса 0,2мм.
Для нивелирования I и II классов применяют рейки, полотно которых изготовлено из инвара и натянуто на деревянную раму с силой 20 кгс. Деления таких реек равны 5 мм и обозначены тонкими штрихами, поэтому рейки называют штриховыми. При работе рейки надо оберегать от механических повреждений. На длительное хранение их устанавливают в отвесное положение в сухом помещении.
Могут быть изготовлены рейки с обратным и прямым изображением цифр. Могут быть цельные и складные рейки, тогда они имеют марку РН-3П-3000С — рейка нивелирная с ошибкой нивелирования 3 мм на 1 км хода, с прямой шкалой длиною 3000 мм, складная.
2.3. Нивелирные башмаки и костыли
При нивелировании для передачи высоты — при государственных нивелировках или привязках трасс к реперам государственного нивелирования — рейки устанавливают на металлические башмаки или костыли, которые забивают в грунт. Чтобы головка, на которую ставят рейку, не портилась, при забивке костыля на нее надевают колпак.
Реечники в месте установки рейки снимают дерн и прочно забивают костыль или башмак в грунт и следят за тем, чтобы положение их при наблюдении как на переднюю точку, так и на заднюю оставалось постоянным. После того как наблюдения на станции закончены, задний реечник вытаскивает костыль, переходит вперед и устанавливает в конце следующего нивелируемого отрезка переднюю рейку; передний костыль нельзя смещать, так как в этом случае будет нарушена последовательность в передаче высот и работы надо начинать снова от твердо закрепленной точки — репера.
3. Поверки точных и технических нивелиров
Чтобы ослабить накопление систематических ошибок, перед началом, а иногда и в процессе работы с нивелиром поверяют его исправность на выполнение определенных требований.
3.1 . Поверки нивелиров с цилиндрическим уровнем.
1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.
Нивелир устанавливают на штатив, зрительную трубу располагают по направлению двух подъемных винтов. Вращением подъемных винтов пузырек уровня выводят в центр окружности на стекле оправы. Нивелир поворачивают на 180°.
Если пузырек остался в центре окружности, условие выполнено. Если пузырек ушел из центра, то его возвращают в центр на половину отклонения исправительными винтами уровня, а полностью — подъемными винтами Поверку повторяют.
-
Горизонтальный основной штрих сетки должен быть перпендикулярным к оси вращения нивелира.
При пузырьке круглого уровня на середине наводят зрительную трубу на рейку, установленную вертикально в 20—30 м от нивелира так, чтобы изображение рейки оказалось у края поля зрения трубы. Замечают отсчет на рейке по основному горизонтальному штриху сетки. Наводящим винтом трубу поворачивают так, чтобы изображение рейки переместилось в другой край поля зрения. Если отсчет по рейке не изменится — условие выполнено. В противном случае у нивелира Н-3 со зрительной трубы снимают окуляр и сетку поворачивают до нужного положения за счет эллиптичности отверстий для винтов, скрепляющих сетку с корпусом трубы.
У нивелиров Н-10Л и НС-4 снимают только колпачок, ослабляют винты и поворачивают окуляр вместе с сеткой до нужного положения
-
Ось цилиндрического уровня и визирная ось трубы должны находиться в параллельных вертикальных плоскостях. Нивелир устанавливают в рабочее положение. Зрительную трубу располагают по направлению одного подъемного винта. Метра в 50 от нивелира устанавливают рейку и, выведя пузырек уровня на середину элевационным винтом, берут отсчет. Вращением одного бокового винта на 2—3 оборота наклоняют трубу, например, влево и, удерживая элевационным винтом основной горизонтальный штрих сетки на прочитанном отсчете, наблюдают в окуляр за половинками пузырька уровня. То же самое делают при наклоне трубы вправо. Если половинки пузырька не расходились или расходились в обоих случаях в одну сторону, условие выполнено.
Рис. 8 Поверка параллельности оси цилиндрического уровня и визирной линии нивелира
При расхождении половинок пузырька в разные стороны более 2 мм уровень смещают в нужное положение боковыми исправительными винтами.
4. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы. Колышками закрепляют линию АВ длиной 60—80 м (рис. 8).
Лентой находят середину линии, где устанавливают в рабочее положение нивелир
(станция 1). На колышках устанавливают рейки. Элевационным винтом соединяют концы половинок пузырька цилиндрического уровня и беру отсчеты по задней рейке а1, и по передней b1. При не параллельности осей уровня и визирной эти отсчеты будут ошибочны практически на одну и ту же величину, например δ. Вычисляют превышение между точками В и А, свободное от этих ошибок:
h=a1—b1=(a+ δ)-(b+ δ)=a—b
Нивелир устанавливают в 2—3 м за передней рейкой (станция 2) и берут отсчеты по дальней рейке а2 и ближней b2 Считая по малости расстояния от нивелира до рейки отсчет b2 практически безошибочным, вычисляют отсчет по дальней рейке, который должен быть при горизонтальном положении визирной линии:
а3 = b 2 + h.
Вычисляют ошибку за не параллельность осей уровня и визирной
х = а.2 — а.3 .
Если она не более 4 мм, условие выполнено.
В противном случае исправляют положение цилиндрического уровня. Элевационным винтом устанавливают основной горизонтальный штрих сетки по дальней рейке на отсчет а3. Пузырек цилиндрического уровня уйдет из середины. Вскрывают исправительные винты этого уровня, боковые ослабляют, а вертикальными, глядя в окуляр, соединяют концы половинок пузырька. Винты закрепляют. Убеждаются, что отсчет по рейке равен а3.
3.2. Поверки нивелиров с компенсаторами (Н-ЗК, Н-10К).
-
Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. Поверяют и исправляют так же, как нивелиры с цилиндрическим уровнем.
-
Горизонтальный основной штрих сетки должен быть перпендикулярен к оси вращения нивелира. Поверяют так же, как нивелиры с цилиндрическими уровнями. Для исправления снимают колпачок и, ослабив закрепительные винты окуляра, поворачивают его вместе с сеткой до нужного положения.
-
Компенсатор должен быть исправным. Трубу устанавливают по направлению одного подъемного винта. Метрах в 40—50 от нивелира по направлению линии визирования на колышек устанавливают рейку и по основному штриху сетки замечают отсчет. Затем, наблюдая в трубу, резко поворачивают на четверть оборота подъемный винт, расположенный вдоль трубы. Если средняя нить сначала колеблется, а потом установится на тот же отсчет по рейке, компенсатор работает. В противном случае нивелир следует сдать в мастерскую для исправления компенсатора.
-
При взятии отсчета по рейке визирный луч нивелира должен быть в горизонтальном положении. Выполняют поверку этого условия так же, как третью поверку нивелиров с цилиндрическим уровнем. Для исправления вращают исправительные винты сетки нитей и смещают основной штрих сетки на правильный отсчет а3 по дальней рейке.
4. Поверки нивелирных реек
Полученные для работы нивелирные рейки поверяют на выполнение следующих требований.
-
Ось круглого уровня должна быть параллельна оси рейки. Для поверки на крючок рейки, установленной вертикально, цепляют нить отвеса и добиваются, чтобы острие грузика отвеса оказалось над острием штифта. Если пузырек уровня окажется не в центре, то его выводят в центр вращением исправительных винтов.
Можно поверить уровень при помощи вертикального штриха сетки нитей нивелира. Для этого нивелир устанавливают в рабочее положение, а метрах в 30 от него — рейку так, чтобы одно ребро ее совпало с вертикальным штрихом сетки, и юстировочными винтами выводят пузырек уровня рейки в центр. Затем рейку поворачивают на 90° и аналогично юстируют уровень.
-
Деления рейки должны быть верны. Для поверки рейку кладут на ровный стол и специальной контрольной линейкой, имеющей миллиметровые деления и лупу (см. рис. 103, в), измеряют длину каждого метрового и дециметрового деления, с округлением до0,1 мм. Погрешность в делениях реек РН—3 не должна превышать дециметровых — 0,2 мм; метровых — 0,8 мм.
3. Разность нулей по красной и черной сторонам реек должна
быть постоянна.
На черной стороне реек подписи делений начинаются от нуля, а на красной — от условного числа, например 4687. Разность нулей по красной и черной сторонам — величина постоянная, называемая «пяткой», используется для контроля отсчетов при нивелировании.
Метрах в 20—30 от нивелира забивают в грунт 3—4 колышка. На них поочередно устанавливают рейку, берут отсчеты. Из отсчетов по красной стороне вычитают соответствующие отсчеты по черной стороне и получают «пятки».
Расхождения должны быть не более 2 мм, за окончательное принимают среднее значение «пятки». Поверяют обе рейки комплекта, их «пятки» могут отличаться на 100 мм, что следует учитывать при нивелировании.
Разность нулей черных сторон реек должна быть постоянна.
При поверке этого условия рейки поочередно ставят на одни и те же колышки и берут отсчеты по черной стороне. Отсчеты у исправных реек должны быть одинаковые. В противном случае, во избежание накопления систематических погрешностей, рейки при нивелировании чередуют местами
5. Производство технического нивелирования и нивелирования 4 класса
5.1. Техническое нивелирование.
Техническое нивелирование производится с целью создания высотного обоснования топографических съемок масштабов 1:500 – 1:5 000, а также при изысканиях, проектировании и строительстве различного рода инженерных сооружений.
Нивелирные ходы, прокладываемые для определения высот пунктов съемочного обоснования, должны опираться на пункты высшего класса. В исключительных случаях разрешается прокладывать висячие ходы, опирающиеся на твердую точку; при этом ходы прокладываются в прямом и обратном направлениях. Максимальная длина хода принимается в зависимости от характера рельефа местности, масштаба съемки и высоты сечения рельефа; так, например, предельная длина хода между двумя пунктами высшего класса при высоте сечения рельефа h ≥1м составляет 16 км, висячего хода – 4 км.
Техническое нивелирование для создания высотного обоснования съемок выполняется способом из середины техническими нивелирами с использованием двухсторонних шашечных реек. Расстояние от нивелира до реек допускается до 150 м, неравенство плеч – не более 10 м, а их накопление в секции – до 50 м. Отсчеты по рейкам берутся только по средней нити. Разность значений превышения на станции, определенных по черной и красным сторонам реек, не должна превышать 5 мм.
Допустимая высотная невязка ходов и полигонов технического нивелирования определяется по формулам:
или
,
где n – число станций.
Формула применяется при нивелировании в гористой местности, когда число станций n ≥ 25 на 1 км хода.
Техническое нивелирование, выполняемое с целью обеспечения строительства сооружений линейного типа (железных или шоссейных дорог, трубопроводов, линий электропередач, каналов и т.д.), называется продольным. Для получения детального топографического плана на участке строительства крупных объектов при решении вопросов, связанных с вертикальной планировкой территории и подсчетом объемов земляных масс, выполняют нивелирование поверхности (площади). В случае, когда техническое нивелирование предназначается для решения конкретных инженерных задач, его точность регламентируется ведомственными инструкциями.
Техническое нивелирование применяется для построения высотного съемочного обоснования топографических съемок, при изысканиях линейных сооружений, при вертикальной планировке топографической поверхности. Производится нивелирами Н-10 или Н-3 или их модификациями и рейками РН-10 или РН-3. Основной способ нивелирования – способ из середины.
Порядок работы на станции следующий (используют либо двусторонние рейки, либо изменяют высоту прибора).
1. между рейками устанавливают нивелир. Неравенство расстояний от нивелира до реек (разность плеч) допускается 10 м. Нормальное расстояние между рейками по СНиП 120 м. Минимальный отсчет по рейке 300 мм. Нивелир приводят в рабочее положение по круглому уровню.
2. Визируют на заднюю рейку и берут отсчет по черной стороне а ч.
3. Визируют на переднюю рейку и берут отсчет по черной стороне b ч, а затем по красной стороне b к.
4. Визируют на заднюю рейку и берут отсчет по красной стороне а к.
5. Если со станции необходимо определить отметки дополнительных точек (промежуточных) С1, С2 и т.д., то рейку поочередно устанавливают на них и берут отсчеты по черной стороне с1, с2 и т.д. При использовании уровенных нивелиров перед каждым отсчетом (как на связующих точках, так и на промежуточных) пузырек цилиндрического уровня приводят в нуль-пункт элевационным винтом.
6. Для контроля вычисляют разности нулей красных и черных сторон реек. Расхождения в разностях не должны превышать 5 мм.
7. Вычисляют превышения по черным и красным сторонам реек. Расхождения в превышениях не должны превышать 5 мм.
8. При выполнении условий вычисляют среднее превышение с округлением до 1 мм. Если разность нулей красных сторон реек 100 мм, то это необходимо учитывать при выводе среднего превышения.
Отметки передних точек вычисляют через превышение по формуле:
HB = HA+ h,
а отметки промежуточных точек – через горизонт прибора:
ГН=НА+а
или
ГН=НВ+в
где ГН – вычисляется для черных сторон реек.
5.2. Нивелирование 1У класса
Нивелирование IV класса является государственным. Отметки точек, определенные нивелированием IV класса, служат высотным обоснованием топографических съемок и инженерных работ.
-нивелирные ходы IV класса прокладываются в одном направлении. Длина линий нивелирования IV класса не должна превышать 50 км;
— нивелирование IV класса выполняется нивелирами, имеющими увеличение трубы не менее 25х, цену деления уровня не более 25” на 2 мм;
— перед началом полевых работ должны выполняться полевые поверки и исследования нивелиров, а также компарирование реек;
— рейки для нивелирования IV класса применяются двусторонние шашечные, отсчеты по черным и красным сторонам реек производят по средней нити. Для определения расстояний от нивелира до реек производятся отсчеты по дальномерным нитям по черным сторонам реек;
— значений превышения на станции, определенного по черным и красным сторонам реек, допускается расхождение до 5 мм;
— невязки в ходах между исходными пунктами и в полигонах должны быть не более 20 (мм) при числе станций менее 15 на 1 км хода и 5 (мм) при числе станций более 15 на 1 км хода, где L — длина хода (полигона) в км; n — число станций в ходе (полигоне).
Порядок работы на станции, как в техническом нивелировании. Но неравенство плеч не должно превышать 5 м. Для контроля неравенства плеч измеряют расстояния от нивелира до задней и передней реек нитяным дальномером (или шнуром). Нормальное расстояние между рейками 100 м. Расхождения между превышениями на станции — 5 мм.
Нивелирование 1У класса в два раза точнее технического. Применение того или иного класса нивелирования регламентировано СНиПми.
5.3. Ведение журнала технического нивелирования.
При нивелировании ведется полевой журнал. Нивелирные журналы могут быть разными в зависимости от способа нивелирования и применяемых при этом реек, способов контроля на станции и обработки результатов наблюдений.
В журнал записываются номера станций, пикеты и плюсовые точки; отсчеты по рейкам, их разность, а так же промежуточные отсчеты, в результате вычисляются отметки (высоты) всех нивелируемых точек.
Кроме полевого журнала нивелирования в процессе работы ведется пикетажная книжка, в которой дается подробный план трассы (вид сверху). Книжка ведется в масштабе 1:1000; 1:2000.
8