Содержание отчета

Оформление отчета включает в себя следующее:

1) краткое описание рельефа с фрагментами крутизны ската, определенного в характерных точках рельефа;

2) методику определения отметок точек;

3) значения отметок точек по проектируемому направлению;

4) построение профиля по заданному направлению;

5) проложение трассы под уклоном, равным номеру студента в списке группы, в промилле (‰).

Работа выполняется аккуратно. Текст должен быть написан синей пастой, разборчиво. Чертежи выполняются аккуратно, пастой черного цвета. Работа может быть выполнена с использованием ЭВМ.

Лабораторная работа № 6 Подготовка инструмента к полевым работам (поверки теодолита)

Цель работы: получение практических навыков подготовки измерительных приборов к работе в полевых условиях.

Место выполнения работы: территория учебного полигона, включая железнодорожные пути.

Инструменты и принадлежности

• теодолит 2Т30;

• нивелирные рейки РН-3;

• мерная лента;

• журнал измерения горизонтальных и вертикальных углов;

• буссоль.

Общие теоретические сведения

Геодезические работы подразделяются на полевые и камеральные.

Камеральные работы включают в себя следующие этапы:

• подготовка инструментов и принадлежностей;

• обработка данных полевых исследований;

• изготовление (обновление) планов (карт).

Под планом понимается изображение местности на бумаге, без учета кривизны Земли.

План участка земли строится по результатам полевых работ (без учета рельефа) или теодолитной и нивелирной съемок (с учетом рельефа).

Перед съемкой производится рекогносцировка (предварительное обследование местности перед производством геодезических работ) и закрепление точек теодолитного хода (рис.6.1,а).

По схеме построения теодолитных ходов различают (рис.6.1):

а – незамкнутый ход между исходными (опорными) пунктами АB, CD;

б - висячий незамкнутый ход, опирающийся на один исходный пункт B;

в - система незамкнутых ходов, опирающихся на опорные пункты C,D,E;

г – замкнутый теодолитный ход с диагональным ходом, опирающийся на исходный пункт АB.

Перед выходом в поле производятся поверки теодолита.

В России производились теодолиты типа Т1, Т2, Т5, Т15, 2Т5К, 2Т30, 2Т30П. Уральским оптико-механическим заводом выпускаются теодолиты: электронный теодолит Т10Э; теодолиты 3Т2КП, 3Т2КА, 3Т5КЛ, 4Т15П, 4Т30П, 4Т30П-10, где Т – обозначает теодолит; 1,2,15,30 – точность теодолита в секундах; К – теодолит с компенсатором при вертикальном круге; П – теодолит с трубой прямого изображения; цифры перед буквой Т – номер модели; Э – электронный; 10 – цена деления шкалы микроскопа (угловые секунды).

Основные детали теодолита показаны на рис.6.2.

Основание теодолита 1, с помощью которого теодолит становым винтом крепится к штативу, подъемные винты 17 для приведения оси уровня при алидаде в горизонтальное положение, колонки 18, в лагерах которых закреплена горизонтальная ось зрительной трубы.

Рис. 6.1. Схемы построения теодолитных ходов: д – свободный замкнутый (1,2,3 … 8)

и висячий (а, б, в, г) хода

Рис. 6.2. Устройство теодолита: а - теодолит 2Т5К; б - теодолит 2Т30П

Рядом с диоптрийным кольцом 12 окуляра расположен окуляр микроскопа 3 для взятия отсчетов с горизонтального 16 и вертикального 6 кругов (лимбов). На корпусе вертикального круга закреплено зеркало 4 для подсветки отсчетного приспособления, которое, вращаясь в двух плоскостях, позволяет достигать оптимального освещения шкал отсчетного приспособления.

Коллиматорный визир (коллиматор) 9 предназначен для грубой наводки на предмет. Точное наведение на предмет осуществляется наводящими винтами трубы 13 и алидады 15. Винты работают, если труба и лимб закреплены (винты 10, 19). Закрепительные винты вращать без усилий. Для определения магнитных азимутов предусмотрен паз 7 для крепления буссоли.

У теодолитов Т1, Т2, Т5, Т15 центрирование предусмотрено не только нитяными отвесами, как у теодолитов 2Т30, а оптическими 21. У них также предусмотрена ручка перестановки горизонтального круга 22. Теодолит в подставке 23 крепится закрепительным винтом 24.

Основные сведения о поверках теодолита. Поверки – это действия по выявлению неправильного взаимного расположения осей прибора – визирной оси V-V₁, оси вращения трубы (сетки нитей) Н-Н₁, оси вращения колонки – Z-Z₁ и оси цилиндрического уровня (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Схемы геометрических осей теодолита: а – общая; б-д – при поверках

Поверка цилиндрического уровня. Первый способ. Ось цилиндрического (U-U₁) уровня при алидаде должна быть перпендикулярна к оси вращения инструмента (поверка уровня при алидаде горизонтального круга) – Z-Z₁ (рис. 6.3,а).

Инструмент устанавливается на штатив. После этого поворотом алидады ставят ось уровня параллельно прямой, соединяющей 2 подъемных винта и выводят ими пузырек уровня на середину (рис.6.3,а). Поворачивают алидаду на 90° и третьим подъемным винтом выводят пузырек на середину. Затем, пользуясь делениями лимба, алидаду поворачивают на 180°. Если отклонение пузырька уровня не более 1 деления, то условие перпендикулярности осей уровня и инструмента выполнено. Если же пузырек уровня отклонился более чем на одно деление, то, половину смещения исправляют юстировочными винтами, вторую – подъемными (рис.6.4). Поверку повторяют до выполнения условия.

Рис. 6.4. Юстировочные винты: 1- колпачок; 2 – диоптрийное кольцо окуляра;

3 – юстировочные винты; 4 – сетка нитей; 5 – закрепительные винты сетки нитей

Второй способ. При этом способе ось уровня устанавливают параллельно линии, соединяющей два подъемных винта, и выводят пузырек уровня на середину. Затем поворачивают алидаду на 60° и выводят пузырек уровня третьим винтом на середину. После этого поворачиваем алидаду на 60°. Если пузырек сместится с нуль-пункта, то исправление производят исправительными (юстировочными) винтами. Применяется при юстировке сильно разьюстированных уровней.

Для юстировки точных теодолитов применяется следующий способ. Устанавливают теодолит так, чтобы лимб отклонялся от горизонтальной плоскости на

1 - 2°. Вращают теодолит, пока уровень не займет положение в нуль-пункте, и берут отсчет по горизонтальному кругу О₁. Затем вновь вращают теодолит, пока пузырек вновь не установится в нуль–пункте, и берут отсчет О₂.

Определяют отсчет, при котором ось уровня параллельна горизонтальной плоскости

О₀ = ½ (О₁ +О ₂ )+ 90° (6.1)

и устанавливают на алидаде отсчет О₀. Если пузырек сместился с нуль–пункта, то отклонение устраняют исправительными винтами уровня. Подъемными винтами не пользуются.

Недостаточная выверка уровня при изменении углов приводит к погрешностям, превосходящим допустимые (нарушения перпендикулярности оси вращения теодолита и визирной оси). При высокоточных измерениях поправку за неточное положение вертикальной оси определяется по формуле:

Δ_Г = i * tg ν; Δ_В = - m² tg ν/2*ρ , (6.2)

где Δ_Г, Δ_В – поправка в отсчеты по горизонтальному и вертикальному кругам, с; i – угол наклона оси вращения трубы в момент визирования на цель; ν – угол наклона визирной оси трубы; m – фактическое отклонение оси вращения прибора от вертикали, c;

ρ = 206265˝.

Определение коллимационной погрешности. Визирная ось трубы должна быть перпендикулярна к оси вращения трубы. Затем наводят визирную трубу при «при круге лево» на четкую точку, удаленную на менее чем на 50 м, направление на которую горизонтально, и снимают показания с горизонтального лимба.

Переводят трубу через зенит и наводят на ту же точку при «круге право» и снимают показания. Освобождают закрепительный винт лимба, поворачивают теодолит на 180˚ и снова закрепляют.

Повторяют наведение зрительной трубы на ту же точку при «круге лево» и «круге право» и снимают показания с горизонтального лимба.

Коллимационная ошибка определяется по формуле:

С₁ = (КП + КЛ – 180°)/2. (6.3)

Затем вторично в той же последовательности выполняют измерения и определяют С₂. Затем находят среднеарифметическое значение коллимационной погрешности:

С=0,5(С₁ + С₂). (6.4)

Если среднеарифметическое значение превышает 2t, то необходимо исправить теодолит в следующем порядке.

Снимают колпачок 1, наводят зрительную трубу на удаленную визирную цель и снимают показания по горизонтальному кругу. Вычисляют исправленное показание:

Л_испр = КЛ - С или П_испр = КП + С.

Коллимационную погрешность можно определить, используя нивелирную рейку (рис.6.5). На высоте прибора при расстоянии от теодолита 50 м закрепляют т.1, с противоположной стороны на одной прямой и на том же расстоянии горизонтально устанавливают нивелирную рейку и берут отсчет а₁. Затем наводят на точку 1, переводят трубу через зенит и берут отсчет по рейке а₂.

Коллимационную ошибку определяют по формуле:

С=100(а₁- а₂)/2S.

Если она превышает допустимую, то вычисляют отсчет а₀, свободный от влияния коллимационной ошибки :

Л_исп = КЛ-С или П_исп = КП+С. (6.5)

Рис. 6.5. Определение коллимационной погрешности: а – точка 1, закрепленная на высоте прибора; б – отсчет по средней нити рейки равный 1145

Определение места нуля вертикального круга. Значение места нуля вертикального круга определяется визированием на удаленную цель при двух положениях теодолита и снятием, соответственно, показаний КЛ и КП по вертикальному кругу. Перед наведением проверяется положение пузырька уровня при алидаде горизонтального круга и в случае смещения он выводится в среднее положение подъемными винтами.

Место нуля вычисляется по формуле: МО = 0,5 (КЛ + КП).

Исправление МО производится винтами 3 (рис. 6.4), предварительно определив угол ν:

ν = (КЛ – КП)/2. (6.6)

Устанавливают угол ν на отсчетном устройстве вертикального круга и исправительными винтами перемещают сетку нитей до тех пор, пока горизонтальная нить не совпадет с точкой.

Поверка коллиматорного визира. Наводят зрительную трубу коллиматорным визиром на верхнее перекрестие марки и оценивают смещение изображения марки относительно перекрестия сетки нитей зрительной трубы. Если изображение нижнего перекрестия марки имеет смещение с перекрестия зрительной трубы более чем на 0,25 поля зрения, производят исправление.

Поверка сетки нитей. Горизонтальная нить сетки должна быть горизонтальна, а вертикальная - вертикальна.

Приводят теодолит в рабочее положение (лимб горизонтального круга должен занять горизонтальное положение) с помощью уровня при алидаде. Наводят зрительную трубу на визирную цель (четкую точку) и совмещают изображение цели с левым или правым концом горизонтальной нити сетки (рис.6.6). Вращают колонку наводящим винтом. Если изображение точки не сходит с нити, то сетка установлена правильно, если сходит более, чем на три толщины нити, выполнить юстировку. Для этого отвинчивают колпачок 1, ослабляют четыре крепежных винта 5 окуляра и поворачивают окуляр так, чтобы нить сетки расположилась горизонтально (рис. 6.4). После этого поверка повторяется до правильной установки сетки нитей.

Рис.6.6. Поверка горизонтальности нити сетки