Геодезические работы

Список вопросов к теоретической части контрольной №2

 

  I.  Теодолит. Устройство теодолита.

 II.  Рельеф местности и его изображение на картах и планах. Условные обозначения

III.  Полигонометрия – метод построения геодезических сетей

IV.  Вынос пикета на кривую

 V.  Построение горизонтальных углов на местности (способ отложений и редуцирования).

VI.  Разбивочные работы при монтаже железобетонных колонн.

VII.  Наблюдение за осадками сооружений

I. Теодолит. Устройство теодолита

 

В настоящее время наиболее распространенным угломерным инструментом является теодолит, получивший широкое применение и при лесных съемках. Современные теодолиты снабжены вертикальными кругами с уровнем при его алидаде и нитяным дальномером; их называют, теодолитами-тахеометрами Они позволяют производить измерения:

1) горизонтальных проекций углов,

2) вертикальных углов (составляемых линиями местности с горизонтом),

3) расстояний и

4) определить направления магнитного меридиана по стрелке буссоли.

Типы теодолитов. Теодолиты бывают простые и повторительные.

У простых теодолитов горизонтальный лимб наглухо скреплен с подставкой инструмента и поэтому он не имеет свободного вращения в горизонтальной плоскости. У повторительных теодолитов горизонтальный лимб, независимо от вращения алидады, вращается в горизонтальной плоскости на своей вертикальной оси.

Современные теодолиты различаются по точности и материалам, из которых сделаны их основные части, по конструкции и назначению.

Устройство теодолитов. Повторительный теодолит „Геофизика" тремя подъемными винтами устанавливается на металлическую подкладку, лежащую на деревянной головке штатива. Теодолит укрепляется на штативе становым винтом, головка которого входит во втулку. Так как этот теодолит повторительный, то у него вертикальная ось алидады входит во втулку вертикальной оси лимба.

При помощи трех подъемных винтов плоскость лимба приводят в горизонтальное положение, пользуясь цилиндрическим уровнем. Вращая алидаду, можно уровни поставить так, что ось одного из них будет параллельна линии, соединяющей центры двух подъемных винтов.

Лимб теодолита имеет закрепительный винт, при помощи которого он неподвижно закрепляется на оси. Микрометренным винтом можно сообщить лимбу медленное вращение. Микрометренный винт лимба, как и другие винты, оказывает действие только тогда, когда закрепительный винт завинчен.

На лимбе этого теодолита, наименьшее деление которого равно 30 или 20', имеется вырезанное углубление, в котором вращается надетая сверху алидада, тесно прилегая к лимбу. На противоположных концах диаметра алидады находятся два верньера, при помощи которых производят отсчеты по горизонтальному кругу. Алидада имеет закрепительный и наводящий (микрометренный) винт для передачи ей медленного вращения. Лимб и алидада сверху накрыты кожухом, прикрепленным винтами к алидаде. В кожухе в местах верньеров сделаны отверстия, в которые вставлены простые стекла. Над этими отверстиями помещаются лупы, через которые можно видеть деления лимба и верньеров. Для лучшей видимости делений около стеклянных окошек помещены белые матовые стекла — иллюминаторы. На кожухе поставлены и укреплены на алидаде две подставки для зрительной трубы. Верхняя часть подставок кончается вырезами, в которых помещены концы горизонтальной оси вращения трубы. Подставки сверху накрыты крышками, привинченными к ним двумя винтами. Одна подставка имеет долевой разрез и два винта, при помощи которых можно изменять диаметр отверстия этой подставки и тем самым опускать или поднимать один конец горизонтальной оси. С одной стороны горизонтальной оси имеются закрепительный и наводящий (микрометренный) винты трубы. На другом конце этой оси помещается вертикально поставленный лимб, по окружности которого нанесены градусные деления. Этот лимб перемещается в вертикальной плоскости вместе с зрительной трубой. На этом же конце горизонтальной оси надета алидада вертикального круга, имеющая на противоположных концах два верньера. К алидаде вертикального круга прикреплен кожух, накрывающий вертикальный круг. В этом кожухе против верньеров сделаны прорези, в которые вставлены простые стекла, и через них в лупы видны деления верньеров и лимба. Сверху на кожухе прикреплен цилиндрический уровень, над отверстием оправы которого помещается зеркало. На нижней части кожуха имеется водильце, которое находится между микрометренным винтом и пружинным упором. При помощи винта можно перемещать в вертикальной плоскости алидаду вертикального круга, а вместе с ней и ось уровня. И наконец, на горизонтальной оси надета зрительная труба, имеющая объектив, окуляр, диафрагму с сеткой нитей и внутреннюю фокусирующую линзу.

Зрительная труба теодолита может переводиться через зенит (на горизонтальной оси) как объективным, так и окулярным концом. Между подставками зрительной трубы помещается коробка буссоли. При помощи закрепительного винта магнитная стрелка прижимается к стеклу, накрывающему сверху коробку буссоли.

При транспортировке теодолит укладывают в специальный деревянный ящик, там же хранят запасные части и чехол, которым в случае необходимости накрывают инструмент на штативе.

Повторительный теодолит „Геодезии", имеет астрономическую трубу с дальномерной сеткой нитей и с внешней фокусировкой. Один из уровней, предназначенных для приведения вертикальной оси инструмента в отвесное положение, находится на кожухе, прикрывающем алидаду и лимб горизонтального круга, а другой прикреплен к подставке зрительной трубы. Оси этих уровней расположены взаимно перпендикулярно.

Наиболее подходящим для лесных съемок является повторительный малогабаритный теодолит, выпускаемый под маркой ТМ-1. Он особенно удобен в экспедиционных условиях и при изыскательских работах. У теодолита ТМ-1 зрительная труба имеет объектив, состоящий из пяти линз, из которых две при помощи кремальеры перемещаются вдоль оси внутри корпуса трубы для фокусировки при визировании на разно удаленные от инструмента предметы. Линзы объектива неподвижно укреплены в оправе, которая ввинчивается в корпус трубы. Изображение предмета, рассматриваемое через линзы окуляра, получается в плоскости штрихов сетки, имеющей, кроме центрального перекрестия, через которое проходит визирная ось, два горизонтальных дальномерных штриха. Для удобства визирования зрительной трубой при больших углах наклона теодолит снабжается насадкой, которая навинчивается на гайку окуляра, для чего предварительно у окулярного конца трубы отвинчивается наружное кольцо. Окулярная насадка состоит из оправы, в которой помещается призма, и откидного светофильтра, предназначенного для наблюдения Солнца. Оправа призмы свободно вращается вместе с шайбой вокруг геометрической оси втулки. При помощи этой насадки изменяется направление визирной оси за окуляром зрительной трубы на 80°.

Теодолит ТМ-1 имеет накладную буссоль, которая двумя винтами укрепляется на кожухе вертикального круга. Упаковочный футляр для транспортировки теодолита состоит из металлического основания и колпака; он укладывается в чехол, имеющий плечевые ремни для переноски инструмента.

II.  Рельеф местности и его изображение на картах и планах. Условные обозначения

Высотой точки над уровнем моря (альтитудой) называется расстояние по отвесному направлению от этой точки до уровенной поверхности.

Альтитудами точек А, В и С являются расстояния Аа, ВЬ, Сс. Они иначе называются абсолютными отметками или абсолютными высотами и обозначаются через Н.

Если высоты точек определены от любой условной, а не от основной уровенной поверхности, то эти высоты называются условными отметками или относительными высотами и обозначаются через Н'. Для точек А, В и С условными отметками являются расстояния Аа', ВЬ' и Сс'. Альтитуды Н_а и Н_с считаются положительными, если точки А и С расположены выше уровенной поверхности. Если точки местности расположены ниже уровенной поверхности, то альтитуды их будут отрицательными, например альтитуда Н_ь.

Разность между отметками двух точек называется превышением одной точки над другой и обозначается через А, например, для точки С превышение

Н_с = Н_с —Н_{а =} Сс" или Hc = Ha + hc.

Итак, положение отдельных точек по высоте на земной поверхности характеризуется их абсолютными или относительными высотами. В зависимости от абсолютного значения альтитуд точек и их взаимного расположения различают равнинную, холмистую и горную местности. На равнинной местности крутизна ската мало заметна, отсутствуют резко выраженные неровности, а отдельные точки ее имеют небольшие относительные высоты. На холмистой местности альтитуды отдельных возвышенностей достигают 200 м, а различные сочетания их с долинами, балками и оврагами характерны для местности пересеченной. Горная местность характерна наличием возвышенностей с относительными высотами более 200 м и резко выраженными крутыми склонами. В зависимости от абсолютных высот точек различают горы низкие с альтитудами менее 800 м, средней высоты с альтитудами 800—2000 м и высокие, когда альтитуды превышают 2000 м,

Способы изображения рельефа. Способы изображения рельефа на планах и картах неоднократно привлекали внимание специалистов. Еще на средневековых картах для изображения возвышенностей уже применяли различные краски. Это были первые попытки показать условными знаками рельеф местности на картах.

Для полного и всестороннего использования планов с рельефом от условных знаков, изображающих рельеф на плане и карте, требуется точность передачи рельефа, позволяющая определять высоты отдельных точек местности; наглядность изображения, позволяющая возможно яснее представить действительный ландшафт местности, направление склонов и их крутизну; легкость выполнения данного условного знака и объективность при его изображении.

Для изображения рельефа на планах и картах пользуются разными способами: высотными отметками, когда на планах у соответствующих точек местности числом отмечают их альтитуды гипсометрической или послойной окраской, располагая краску по принципу, „чем выше, тем темнее", штрихами, отмывкой, точками, горизонталями и комбинированным способом.

На современных топографических картах и планах рельеф изображают горизонталями, которые сопровождаются числовыми отметками. Этот способ по сравнению с другими имеет большие преимущества. Он сравнительно объективен, прост для исполнения, позволяет геометрически точно передать форму рельефа и отразить его особенности.

Горизонтали. Горизонтали - это линии, соединяющие на земной поверхности точки с одинаковыми отметками. В СССР были приняты разные масштабы для разных размеров сечений.

Однако сечение между горизонталями зависит не только от масштаба съемки, но и от характера рельефа местности. Поэтому иногда пользуются горизонталями с произвольным сечением, что в некоторых случаях дает возможность точнее отразить на плане характерные особенности рельефа участка.

Чтобы иметь возможность соединить между собой отдельные топографические карты или планы, необходимо счет горизонталей вести от основной уровенной поверхности.

Для построения на плане самих горизонталей места выхода секущих плоскостей наружу переносят на горизонтальную плоскость методом ортогонального проектирования. Так построены горизонтали. Для горизонтален, показываемых на топографических картах и планах, составляемых в нашей стране, начальная уровенная поверхность проходит через нуль Кронштадтского футштока.

Горизонтали иногда называют изогипсами, что в переводе означает „линия одинаковых высот". На топографических планах и картах принято горизонтали вычерчивать коричневой или красно-коричневой тушью.

При помощи горизонталей можно определить и рельеф дна различных водных бассейнов. Для наглядного изображения глубин водных бассейнов пользуются изобатами - линиями, соединяющими точки равных глубин они проводятся по планам рек, озер через определенные промежутки по глубине. Построение изобат на планах водных бассейнов производится так же, как и построение горизонталей на топографических планах местности.

Для изображения на планах и картах подробностей ситуации (населенные пункты, дорожная сеть, растительный покров, водоемы и т. д.) пользуются условными знаками. Условные знаки делятся на три группы: контурные или масштабные, внемасштабные и пояснительные. Контурные условные знаки служат для изображения таких местных предметов, которые можно выразить в масштабе плана или карты.

На крупномасштабной карте контуры таких предметов изображаются подобными фигурами. Следовательно, о размерах предмета можно судить по условному знаку. Контурными условными знаками изображаются леса, луга, пашни, моря, озера и т. п. Границы этих Контуров вычерчиваются точечным пунктиром, а площадь внутри контура заполняется однообразными значками, которые и являются контурными условными знаками.

Местные предметы, которые не выражаются на плане или карте в масштабе, изображаются внемасштабными условными знаками с сохранением точного положения оси или центра предмета. Например, дорогу изображают так, что проекция ее оси сохраняет свое место, но преувеличивается ее ширина. Внемасштабными условными знаками изображаются железные и шоссейные дороги и их элементы (километровые столбы, указатели и т. д.), колодцы, некоторые предприятия, рудники, геодезические пункты и др. Пояснительные условные знаки служат дополнением к контурным и масштабным условным обозначениям, например знаки деревьев, помещенные внутри контуров лесов, стрелки, направление течения реки, и др.

По своему начертанию условные знаки для всех масштабов почти одинаковы и отличаются только по величине.

Сопутствующими элементами условных знаков и дополняющими их являются надписи, названия населенных пунктов, рек, горных хребтов, отметки вершин, раскраска планов и карт и т. д. Например, возвышенный рельеф изображается коричневым цветом, водоемы - бледно-синим, лесные массивы — зеленым и т. д.

Для составления строительных и разбивочных чертежей и генеральных планов «Строительными нормами и правилами» (СНиП) предусматриваются особые условные знаки, которые обязательны для всех предприятий и ведомств.

 

III. Полигонометрия – метод построения геодезических сетей

 

Полигонометрия. Сущность полигонометрического способа заключается в проложении на местности системы ломаных линий, составляющих полигонометрический ход, координаты вершин которого определяются путем измерения с высокой степенью точности всех сторон и углов поворота данного хода. Целью полигонометрии, как и триангуляции, является созданные на земной поверхности геодезической сети опорных пунктов, для которых значения координат определяются в общегосударственной системе.

Полигонометрические ходы обычно прокладывают или между триангуляционными пунктами, или замкнутым полигоном, опирающимся на триангуляционный пункт. Совокупность полигонометрических ходов составляет полигонометрическую сеть.

Государственная полигонометрическая сеть по точности получаемых результатов делится, как и триангуляция, на классы; пункты полигонометрии также закрепляются на местности прочными знаками. В полигонометрических ходах стороны измеряются или непосредственно, или при помощи дальномеров, или определяются из вычислений на основе вспомогательных измерений.

Метод геодезических засечек. Этот метод введен в производство в последние годы проф. А. И. Дурневым. Допустим, требуется определить геодезические координаты пунктов М, N, Р, .... В этом случае выбирают их на местности так, чтобы с каждого из них была обеспечена взаимная видимость для измерения углов (направлений) на смежные пункты. Затем по обе стороны маршрута АВ намечают предметы V₁ и V₂, R₁ и R₂, L₁ и L₂, позволяющие производить на них визирование с точек маршрута. Такими предметами на местности могут быть специально устраиваемые опознавательные знаки или существующие: шпили зданий, заводские трубы, ранее установленные триангуляционные сигналы и пирамиды и другие предметы. Координаты начального пункта А и длина и азимут или дирекционный угол исходной стороны АМ должны быть определены ранее. Измерив в пунктах А и М горизонтальные углы A, и М, и A₂ и М₂, можно из треугольников AV₁М и АV₂М дважды определить координаты пункта М и дирекционные углы и длины сторон МV₁ и МV₂, которые будут исходными для следующих треугольников: МV₁N и МV₂N. Измеряя горизонтальные углы при точках М и N в треугольниках МV₁N и МV₂N, можно определить координаты пункта N. Так можно определить координаты всех пунктов, расположенных по маршруту АВ. Попутно могут быть определены и координаты вспомогательных пунктов V₁, V₂, R₁ R₂. Исходным вместо пункта А может быть, например, пункт V₁; в этом случае должна быть известна длина стороны АV₁ и ее азимут или дирекционный угол. Такой метод создания опорной геодезической сети имеет большое практическое значение и особенно при создании опорных сетей для съемок, выполняемых различными ведомствами для инженерных и военных целей.

III.  Вынос пикета на кривую

 

Вынос пикетов. Движение на дорогах происходит не по тангенсам, а по кривым, поэтому необходимо и счет пикетов вести не по тангенсам, а по кривым. Определение положения пикетов на кривой называется выносом пикетов на кривую. С этой целью прежде всего определяют пикетное обозначение начала кривой. Для этого от пикетного обозначения угла поворота отнимают тангенс кривой и получают пикетное обозначение начала кривой. Прибавив к пикетному обозначению половину дуги кривой, получают пикетное обозначение середины кривой. Если к началу кривой прибавить всю длину ее, то получится пикетное обозначение конца кривой. Пикетное обозначение конца кривой можно определить, если к пикетному обозначению начала кривой прибавить два тангенса и отнять домер Д. Изложенное здесь рассмотрим на примере, произведя вычисления через длину кривой К и через домер Д по следующей схеме:

ПКУП . . . _ 21 + 17,50 ПКУП . . . .- 21 + 17,50

Т. . . 5 + 36,63 Т. . . + 5 + 36,63

ПК НК. . . ,15 + 80,87 УП + Т. . . 26 + 54,13

 К. . . ^ 9 + 31,58 Д. . . 1+41,68

ПК КК . . . 25 + 12,45 ПК КК . . . 25 + 12,45

Пикет СК=ПК Я/Г+ 0,5Я= 1580,87 + 465,79 = 2046,66 = = Л/Г-20 +46,66 ж.

Для получения ПК 26 необходимо на продолжении тангенсов ВС отложить от точки С лентой отрезок 87,55 м, который получается как разность: 100—12,45 = 87,55 м. Теперь остается определить на кривой пикеты 16, 17, ..., 25. ПК16 будет лежать на кривой в 19,13 м, считая по дуге от начала кривой (100—80,87 = 19,13); дуга от начала кривой до 17-го пикета для нашего примера будет равна 119,13 м, а для 18-го пикета— 219,13 м и т. д. Местоположения этих пикетов на кривой могут быть определены, если для каждого из них вычислить прямоугольные координаты X' и Y по формулам, для чего, зная длины дуг от начала кривой до этих пикетов, предварительно определяют угол 3„ по формуле.

 

V. Построение горизонтальных углов на местности (способ отложений и редуцирования)

Построение на местности прямых углов при помощи эккера

При помощи эккера на местности можно:

а) восстановить перпендикуляр к данной прямой из данной на не
точки;

б) из точки, данной вне прямой, опустить перпендикуляр па данную прямую.

Необходимо добавить, что при разбивочных работах небольшой точности построение углов эккером применяется часто.

Эккер обеспечивает достаточную точность при вспомогательных разбивках для земляных работ (котлованов, насыпей, выемок), при разбивке поперечников для нивелирования небольших поверхностей и, наконец, при разбивках для небольших временных сооружений: складов, навесов и других вспомогательных сооружений стройген плана.