Лабораторная работа № 1. 6

ПОСТРОЕНИЕ ЛИНИИ С ПРОЕКТНЫМ УКЛОНОМ

Цель работы: Освоить методику построения на местности отрезка линии с проектным уклоном. Дать анализ точности и перечислить погрешности, сопровождающие процесс измерений.

Задание на выполнение этой работы выдает преподаватель. Он же определяет, каким из способов выполнять построение. Методика выполнения построения подробно изложена выше.

Контрольные вопросы:

1.Перечислите случаи, когда в строительной практике встречается задача по построению линии с проектным уклоном.

2.Какие погрешности влияют на точность построения линии с проектным уклоном?

3.Перечислите способы построения линии заданного уклона?.

Погрешности геометрического нивелирования

Из курса «Теория погрешностей измерений» известно, что любые измерения всегда сопровождаются погрешностями, а следовательно, результат измерения является приближенным числом. Степень приближения результата измерения к истинному значению зависит от многих факторов. Экспериментатор всегда должен уметь анализировать погрешности, оказывающие наиболее существенное влияние на точность полученного результата в данных условиях и предусмотреть меры по их ослаблению.

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 нивелирование вперед (рис. 1.30).

Рис. 1.30. Нивелирование вперед

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 m_i =1мм. 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 уровня в нуль пункт. Точность выполнения этой операции также, в основном, зависит от совершенства органов чувств наблюдателя. Так, симметрия концов пузырька уровня относительно нуль пункта определяется на глаз, а следовательно, зависит от остроты зрения; от чувствительности пальцев рук при вращении элевационного винта; от качества шлифовки внутренней поверхности ампулы; от температуры окружающего воздуха. В любом случае погрешность установки пузырька уровня в нуль пункт составляет m_ур=0,5l" для простого уровня (3Н5Л) и 0,15 l" для контактных уровней (Н3), где l"- 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

m_o= 0,5l"d/ρ″ мм. для нивелира 3Н5Л (1.29)

и m_o=0,15l" d/ρ″ мм для нивелира Н3 (1.30)

Цена деления уровня нивелира 3Н5Л равна l"= 45". При расстоянии от нивелира до рейки d = 150 м (техническое нивелирование) получим m_o= 16,1 мм.

Так как погрешность в отсчете по рейке из-за погрешности приведения пузырька уровня в нуль пункт линейно зависит от удаленности рейки от нивелира, то для ослабления ее необходимо стараться нивелировать короткими плечами. Об этом необходимо помнить при установке конструкций в проектное положение с помощью нивелиров серии Н5. При работе с нивелирами серии Н3 данная погрешность значительно меньше, так как фиксация положения пузырька уровня в нуль пункте выполняется контактом концов его в поле зрения трубы.

Следующая операция нивелирования это отсчитывание 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 в отсчете от некоторых факторов. Использовать их для расчетов необходимо крайне осторожно, так как, в основном, 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 5⁰ и отсчете по рейке равном 3000мм, погрешность составит 12мм. 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 снимает по рейке и 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 150м соответствует погрешность в отсчете по рейке 7,3мм. 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 ≤ m_τ" ρ" / τ", (1.31)

где: ∆d – разность длин плеч,

m_τ" –погрешность в отсчете по рейке, вызванная не выполнением главного геометрического условия.

Если задаться m_τ ≤ 1мм и τ = 10″, получим ∆d = 20м. Используя данную методику можно всегда выбрать правильный путь для повышения производительности труда без ущерба для точности измерительных работ.

При нивелировании способом вперед на точность измерения превышения оказывает влияние кривизна Земли (рис.1.31). 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 = a ­ b была бы полностью справедлива. Так как он является касательной к этой окружности, то отсчеты по рейкам будут содержать погрешности Δa и Δb.

Их величину можно вычислить по формуле ∆а = d₁² /2R. (1.32).

При расстоянии от нивелира до рейки d = 150м и R = 6400км, величина ∆а = 1,8мм. При нивелировании способом вперед данная погрешность носит систематический характер, следовательно, накапливается. При нивелировании из середины она компенсируется и превышение свободно от погрешности кривизны Земли.

Рис. 1.31.Влияние кривизны Земли на точность геометрического нивелирования

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.

Внешние условия всегда оказывали существенное влияние на точность измерений. Учесть их не всегда представляется возможным. Однако некоторые рекомендации помогут ослабить их влияние:

· Нивелирную рейку необходимо устанавливать на закрепленные точки, исключая их проседание под действием массы рейки.

· Ножки штатива должны быть хорошо вдавлены в землю, исключая как проседание, так и выпирание штатива.

· Программа наблюдений на станции должна быть симметричной во времени.

· Для ослабления влияния рефракции желательно чтобы визирный луч проходил над земной поверхностью примерно на одинаковой высоте.

· Не допускать одностороннего нагрева нивелира.

На строительных площадках на точность геометрического нивелирования оказывают существенное влияние колебания верхних слоев почвы под действием работающих механизмов, особенно сваебойных машин.

При нивелировании из середины все погрешности, приведенные выше, проявляют свое влияние. Однако некоторые из них или полностью исключаются, или в значительной степени ослабляются. Так при установке нивелира точно в середине, полностью исключается влияние кривизны Земли и невыполнение главного геометрического условия. При этом в значительной степени ослабляется влияние рефракции. Это позволяет сделать однозначную рекомендацию, - нивелировать всегда надо из середины, если это позволяют сделать условия местности. В тоже время всегда надо учитывать требования потребителя к полученной в результате измерений информации, особенно с точки зрения ее достоверности и точности.

Основная литература

1. Клюшин Е. Б., Михелев Д. Ш. Инженерная геодезия. – М.; Недра, 1990.

1.Куштин И. Ф., Куштин В.И. Инженерная геодезия. Учебник. Ростов-на –Дону. Издательство ФЕНИКС, 2002. – 416с.

2 Инженерная геодезия: Учебник для вузов. Багратуни Г. В., Ганьшин В. Н., Данилевич Б. Б. и др. 3-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1984. 344 с.

3. Практикум по инженерной геодезии: Учебное пособие для вузов. Б. Б. Данилевич, В. Ф. Лукьянов, Б. С. Хейфиц и др. Под ред. В. Е. Новака..- 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Недра, 1987. – 334с.

Дополнительная литература

4.Справочник геодезиста. В 2-х книгах. Кн.2\ Под ред. В. Д. Большакова и Г. П. Левчука. – 3-е изд., перераб. и доп. – М., Недра, 1985. – 440с.

5. Невзоров Н. И. Методические указания и задания к лабораторной работе №1 «Изучение уровенных нивелиров» для студентов специальности 1202 всех форм обучения. Ижевск., ИМИ, 1988,- 28с.

Николай Иванович Невзоров

Галина Николаевна Хохрякова

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

по лабораторным работам по дисциплине«Инженерная геодезия»

Часть 1 НИВЕЛИРЫ

Редакция составителей

Подписано в печать Формат 60х84/16. Бумага офс.

Усл.печ.л. Уч. Изд. л. Тираж 150. Заказ №

Отпечатано на ризографе Издательства ИжГТУ

ПЛР №

Типография Ижевского государственного университета

426069, г.Ижевск, Студенческая,7

Дата добавления: 2015-11-04