Лекция по "Инженерной геодезии"

L – Расстояние на местности

d – Горизонтальное проложение.

Тема 12: Угловые измерения

Для измерения горизонтальных и  вертикальных углов в геодезии используют специальный прибор, называемый – теодолитом.

Углы в теодолите проецируются на плоскости горизонтального и  вертикального круга.

Вертикальным кругом или углом наклона называется угол составленный воображаемой плоскостью горизонта и направлением на объект.

Мерой горизонтального угла между направлениями в пространстве называется проекция этого угла в горизонтальную плоскость.

В строительстве в основном используют теодолиты средней точности Т-30.

Тема 13: Устройство теодолита Т-30

Т-теодолит

30-точность 30˝

1. Горизонтальный круг – состоит из лимба и алидады и служит для измерения горизонтальных углов.

• Лимб – стеклянная или металлическая пластина, по скошенному краю которой нанесены деления от 0˚ до 360˚

• Алидада – это такая же пластина как и лимб, на которой имеется индекс (шкала, штрих) для оценки долей деления лимба.

2. Вертикальный круг – устроен тик же как и горизонтальный и служит для измерения вертикальных углов.

3. Подставка – крепится на алидаде горизонтального круга и служит для крепления вертикального круга и оси вращения зрительной трубы.
4. Зрительная труба – это оптическая система, которая служит для наведения на объект.
5. Цилиндрический уровень – это стеклянная ампула заполненная спиртом или эфиром, которая крепится в металлическом корпусе на алидаде горизонтального круга и служит для приведения его в строго горизонтальное положение.
6. Подъемные винты – служат для приведения цилиндрического уровня.
7. Становой винт – предназначен для закрепления теодолита на штативе.

Тема 14: Основные винты теодолита

1. Закрепительные винты – служат для закрепления основных частей теодолита в неподвижное положение:

– лимба

– алидады

– зрительной трубы

2. Наводящие – служат для точного наведения на объект.

– лимба

– алидады

– зрительной трубы

3. Исправительные – служат для исправления отклонений в геометрических условиях теодолита

– цилиндрического уровня

– диафрагмы сетки нитей

4. Винт – кремальера – служит для наведения резкости изображения объекта.

Тема 15: Устройство зрительной трубы

 

1 – объектив

2 – окуляр

1-2 – двояковыпуклые линзы

3 – фокусирующая двояковогнутая  линза

4 – кремальера

5 – диафрагма сетки нитей

Увеличение – это отношение угла под которым объект виден в зрительную трубу к углу под которым объект виден невооруженным глазом. Определяется как отношение фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра:

Поле зрения зрительной трубы – пространство.

Тема 16: Основные оси зрительной трубы

1. Оптическая ось – воображаемая прямая, соединяющая оптические центры объектива и окуляра.
2. Геометрическая ось – воображаемая прямая, соединяющая центры геометрических сечений зрительной трубы.
3. Визирная ось – воображаемая прямая, соединяющая оптический центр объектива и центр сетки нитей.

В современных теодолитах в качестве оптических устройств используются шлаковые и штриховые микроскопы, закрепленные на зрительной трубе.

Тема 17: Поверки теодолита

Поверка – геометрическое условие теодолита.

Тема 18: Приведение теодолита в рабочее положение

При приведении теодолита в рабочее  положение выполняется центрирование, нивелирование, а так же установка зрительной трубы для наблюдения.

1. Центрирование – установка центра лимба над вершиной измеряемого угла, которое выполняется при помощи нитяного отвеса или оптического центрира, перемещением ножек штатива.
2. Нивелирование – это приведение горизонтального руга в строго горизонтальное положение при помощи цилиндрического уровня, вращением подъемных винтов.
3. Установка зрительной трубы – заключается в наведении резкости изображения сетки нитей при помощи окулярного кольца и резкости изображения наблюдаемого объекта вращением винта кремальеры.

Тема 19: Задачи решаемые по карте с горизонталями

Задача 1: определить абсолютную отметку  точки.

Если точка находится на горизонтали, то ее абсолютная отметка равна отметке  горизонтали.

Если точка между горизонталями, то ее отметка определяется по формуле:

H₀ – высота нижерасположенной горизонтали

a – кратчайшее расстояние от точки до меньшей горизонтали

b – Расстояние между горизонталями

Δh - превышение

h_ср – высота сечения рельефа

 

Задача 2: определить уклон линии  АВ

Уклон – отношение превышения к горизонтальному проложению.

Превышение – разность высот точек.

Горизонтальное проложение – проекция наклонного отрезка местности на горизонтальную плоскость.

Тема 20: Нивелирование

Нивелирование – это вид геодезических работ, при которых определяют превышения и высоты точек.

Методы нивелирования:

1. Геометрическое – при котором превышения и высоты точек получают визированием горизонтальным лучом нивелира на отвесные нивелирные рейки.
2. Геодезическое – при котором превышения (h) и высоты (H) определяют по измеренному углу наклона и расстоянию между точками.
3. Физическое:
• Барометрическое – h и H определяют по разности атмосферного давления в точках.
• Гидростатическое – h и H получают по разности столбов жидкости в сообщающихся сосуда.
• Стереофотограмметрическое – h и H определяют измерением макета местности полученному по стереопаре аэроснимков в специальных приборах.
• Механическое – h и H получают при помощи приборов устанавливаемых на движущихся механизмах

Тема 21: Способы геометрического нивелирования

1. «вперед»

 

 

i – Высота инструмента

1.

2.

При нивелировании «вперед» на точку  с известной отметкой устанавливается нивелир, а на определенную точку устанавливается рейка. Измеряется высота инструмента и берется отсчет по рейке.

Отметку точки можно вычислить  двумя способами:

1. через превышение

2. через горизонт инструмента

ГИ – высота визирной оси над  отсчетной поверхностью.

 

 

2. «из середины»

 

 

 

 

 

При нивелировании «из середины»  на точку с известной отметкой и на определенную точку устанавливаются нивелирные рейки. Нивелир устанавливается примерно по середине между этими точками. Берутся отсчеты по обоим рейкам. Отметка искомой точки определяется через превышение или через горизонт инструмента

 

 

Сложное нивелирование

Сложное нивелирование (нивелирный ход) выполняется в случае, когда для  определения высот превышений необходимо выполнить несколько установок нивелира, каждая установка называется станцией; на станции нивелир приводится в рабочее положение и берутся отсчеты по задней передней рейкам.

На каждой станции определяется превышение как разность заднего и переднего отсчетов.

Точки ода на которые устанавливаются  рейки для взятия отсчетов с двух станций называются связующими. Отметки связующих точек определяются через превышение на станции. Если не требуется определить отметки связующих точек, то отметка конечной точки равна отметке начальной плюс сумма превышений по ходу.

 

 

Техническое нивелирование

В инженерной геодезии для определения  отметок съемочного обоснования, а  также при изыскании и строительстве  инженерных сооружений выполняется чаще всего техническое нивелирование. Нивелирный ход может быть замкнутым, разомкнутым, висячим и свободным.

Замкнуты ход опирается начальной и конечной точками на один и тот же репер.

Репер – закрепленная на местности точка с известной абсолютной отметкой.

Разомкнутый ход прокладывается между двумя различными реперами.

Висячий ход опирается только начальной точкой на репер и выполняется обычно для контроля в прямом и обратном направлении.

Свободный ход не имеет известных абсолютных отметок.

Для контроля превышений на каждой станции отсчет берутся по обеим сторонам двухсторонних нивелирных реек (черной и красной).

Разность превышений на станции  по черной и красной стороне реек не должна превышать 5 мм. Разность плеч на станции не должно превышать 5 м

Плечо – расстояние от нивелира до рейки.

Невязка в превышениях прямого  и обратного хода:

Нивелирование и нивелирные рейки

Нивелир - это геодезический инструмент, предназначенный для определения разности высот двух точек горизонтальным визирным лучом по вертикально установленным в этих точках рейкам, Различают четыре основных типа нивелиров: оптические, цифровые, лазерные и гидростатические.

Оптические нивелиры - самые распространенные в мире приборы. Служат для определения разности высот точек. Современные приборы снабжены специальными компенсаторами для автоматического удержания визирной оси в горизонтальном положении и лимбами для измерения горизонтальных углов.

Цифровые нивелиры являются новинкой в области геодезического приборостроения. Для работы данных приборов используются рейки с нанесенным BAR-кодом. Цифровые нивелиры не только автоматически снимают отсчет по рейке, но и вычисляют расстояние до нее. Результаты выводятся на экран, Существуют модели, снабженные устройством накопления данных и электронным лимбом для измерения горизонтальных углов. Такие приборы могут применяться для съемки местности «горизонтальным лучом» и при разбивочных работах.

Лазерные нивелиры - это приборы, позволяющие строить горизонтальные, вертикальные или наклонные опорные лазерные плоскости. Применяются при планировке местности, монтаже различных конструкций, строительстве и отделке зданий. Лазерные нивелиры используются также для автоматического управления строительной и землеройной техникой. К числу последних разработок можно отнести лазерные нивелиры FG-L3 и FG-VL3 производства Германии.

Гидростатические нивелиры - это приборы, действующие по законам гидромеханики равновесия жидкостей под действием применяемых к ним сил. Применяются для решения геодезических задач в геофизических исследованиях, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений.

По точности нивелиры можно разделить  на три группы: высокоточные, точные и технические.

Нивелирные рейки изготавливают  из выдержанной древесины или алюминиевых сплавов. Они бывают: цельными складными, раздвижными, а также односторонними и двухсторонними длиной 3, 4 м.

Внешний вид нивелира ЗН5Л:

 

Устройство глухого нивелира:

1. Подставка – служит для закрепления оси вращения зрительной трубы.
2. Зрительная труба – оптическая система, которая служит для наблюдения на рейку.
3. Круглый уровень – служит для предварительной установки зрительной трубы в горизонтальное положение.
4. Подъемные винты – служат для приведения круглого уровня.
5. Цилиндрический уровень – служит для установки визирной оси нивелира в строго горизонтальное положение.
6. Эливационный винт – служит для приведения цилиндрического уровня.

Тема 22: Нивелирование поверхности