5. Обоснование методики измерений в нивелирных ходах по исходным геодезическим знакам

Нивелирование по исходным знакам выполняется независимо от основного хода с точностью, в λ раз превышающей точность измерений в рабочих ходах. Система нивелирных ходов по исходным геодезическим знакам называется ходом 1-й ступени. Система нивелирных ходов по деформационным знакам называется ходом 2-й ступени. Ходы 1-й ступени могут быть как автономными, отдельными, так и совмещать в себе включение некоторых деформационных знаков хода 2-й ступени. В таких случаях в секциях, включенных в ход 1-й ступени, качественные характеристики следует изменить в λ раз:

. (27)

Очевидно, что при поиске слабоопределяемой точки и оценке качественных характеристик 2-й ступени изменение качественных характеристик некоторых секций следует учитывать. Например, нивелирование между исходными реперами Р1 и Р2 может быть выполнено отдельным ходом, а может быть проведено по ходу Р1-12-13-20-19-Р2. Во втором случае в секциях подходных ходов Р1-12, Р2-19, а также в секциях полигона 12-13, 13-20 и 20-19 значения π следует уменьшить в λ раз.

Значение λ устанавливают из условия «ничтожной погрешности». Обычно его задают в пределах 2 – 4 единиц.

Что значит λ = 2? Это значит, что качественная характеристика хода улучшается в два раза. То есть при выбранной единице веса количество измерений на станции следует увеличить в два раза. Например, увеличить число горизонтов прибора в два раза, либо ход прокладывать в прямом и обратном направлениях, либо использовать не одношкальную рейку, а двухшкальную и т.п. Если λ = 3, то число измерений единицы веса следует увеличить в три раза.

Необходимая точность измерения превышения на станции (в секции) в ходе 1-й ступени определится по формуле:

. (28)

В примере назначим значение λ = 3. Тогда m_h(1) = 0,15 мм.

Соответственно невязки в превышениях в замкнутых или разомкнутых ходах 1-й ступени будут определяться по формуле (17):

Так, например, для хода Р1-12-13-20-19-Р2, включенного в ход 1-й ступени, , а .

6. Разработка основных положений методики измерений

В настоящем разделе отражаются, в основном, те требования методики измерений, которые определяются предыдущим анализом схемы нивелирных ходов с учетом требований по точности измерений. Сюда относятся рекомендации по использованию того или иного прибора и оборудования (в примере используется нивелир типа Н-2). Может оказаться, что нивелирование по исходным реперам целесообразно выполнять прибором более высокого класса точности, чем в основных (рабочих) ходах. Положим, что это повлечет за собой значительное сокращение полевых работ. В методике отражаются работы на станции, порядок их выполнения, особенности для данного объекта. Отражаются и требования к внешним условиям измерений.

Ниже приведены основные пункты методики измерений, которые следует отразить в пояснительной записке с учетом выполненных Вами расчетов. Некоторые из перечисленных требований не вытекают непосредственно из анализа схемы нивелирных ходов, но следование им необходимо при использовании высокоточных и точных приборов при наблюдениях за деформациями. В приложении 3, применительно для рассмотренного в учебном пособии примера, приводятся основные пункты методики измерений.

В методике измерений отражаются требования различных групп.

А. Требования к организации работ

1. Какой нивелир и какие рейки и оборудование используются в работе?

Данное требование определяется из анализа схемы нивелирных ходов (п. 4).

2. О необходимости выполнения поверок нивелира, реек и штатива.

Указывается допуск на невыполнение главного условия нивелира.

Данное требование определяется на основе того, что при работе по техническим условиям измерений будут отступления от равенства плеч на станции примерно до 2 м. С другой стороны, погрешность превышения на станции зависит от многих факторов. Основными из них являются: погрешности отсчета; погрешности наведения; невыполнение главного условия нивелира; погрешности в установке рейки на точке. Исходя из принципа равных влияний на долю невыполнения главного условия нивелира приходится одна четвертая часть общей погрешности в вероятностной форме. Поскольку

, (29)

то, полагая , получим

. (30)

Если ориентироваться на вероятную разность плеч ΔD = 2 м, то требование для допустимого невыполнения главного условия нивелира будет следующим:

. (31)

При анализе возможности реализации такого требования можно ориентироваться на следующее: в нивелирах типа Н-05, Н-1 главное условие может быть исправлено до 10′′, в нивелирах типа Н-2 – до 15′′, в нивелирах типа Н-3 – до 20′′.

В приводимом примере выбран нивелир Н-2. Для него допустимое невыполнение главного условия . Т.е. значение i получилось меньше 15′′. В этом случае следует установить более строгий допуск на разность плеч. Из (31) следует, что

. (32)

В примере . Вот это требование и следует записать далее в разделе Б методики измерений (см. ниже).

Здесь же следует установить допустимую разность плеч в ходах 1-й ступени. По той же формуле (32), но для значения m_h для 1-й ступени.

Для рассматриваемого примера .

3. Отразить требования к работе в помещении и на улице.

При переходе из помещения на улицу и наоборот к измерениям следует приступать не ранее, чем через 45 минут. При разности температуры воздуха в помещении и на улице 8-10^оС (Н-05, Н-1), более 10-15^оС (Н-2), 15-20^оС (Н-3) следует раздельно для помещения и улицы выполнять поверку главного условия.

В холодное время измерений работы рекомендуется начинать с помещения, а затем переходить на улицу. Это связано с тем, что нивелир при переходе с улицы в помещение запотевает, а для удаления влаги требуется весьма большое время.

Не допускать попадания прямых солнечных лучей на прибор.

4. Указать условия, в которых работы запрещаются (см. табл. 5).

Таблица 5

Условия	Н-05, Н-1	Н-2	Н-3
Сильный ветер	да	да	да
Дождь, снегопад, туман	да	да	да
Температура «минус» оС, более	10	15	20
Вибрации от работающих механизмов: - нивелир с уровнем при зрительной трубе - нивелир с компенсатором	да да	нет да	нет да

5. При работе в затемненных помещениях и при плохой освещенности использовать искусственную подсветку.

Б. Нивелирование в ходах 1-й ступени.

6. На всех станциях, за исключением указанных ниже, измерения выполнять при … горизонтах прибора, в ходе … направления (направлений), с использованием одношкальных (двухшкальных) реек.

В секциях … измерения выполнять при … .

7. Обеспечить разность плеч на станции не более … м.

8. Не допускать длину плеча на станции более … м.

9. Разность превышений, полученных на станции, не должна превышать … мм.

Для нивелиров, используемых при наблюдениях за деформациями, разность превышений примерно должна составлять не более тройной точности отсчета. Допускается устанавливать указанное требование, исходя из допустимой точности измерения превышения на станции. В этом случае разность превышений на станции не должна превышать двойного значения требуемой точности измерения превышения на станции.

10. Невязки в ходах 1-й ступени не должны превышать … .

11. Программа работы на станции.

Здесь следует указать последовательность отсчетов в обозначениях: П_о (передний основной), П_д (передний дополнительный), З_о (задний основной), З_д (задний дополнительный).

Для нивелиров Н-05 и Н-1 в любых условиях

П_оЗ_оЗ_дП_д (1-й горизонт)

З_оП_оП_дЗ_д (2-й горизонт)

Для нивелира Н-2 в нестабильных условиях измерений – по программе работ с нивелирами Н-05 и Н-1; в стабильных условиях измерения можно выполнять по программе:

П_оП_дЗ_оЗ_д (1-й горизонт)

З_оЗ_дП_оП_д (2-й горизонт)

Для нивелира Н-3 в любых условиях – по программе Н-2 для стабильных условий.

При работе в стабильных условиях в помещении для любого нивелира можно использовать программу, указанную для нивелира Н-3.

В помещении можно пользоваться одной рейкой.

12. Уравнивание в системе нивелирных ходов 1-й ступени выполнять … .

Строгим способом при использовании нивелиров типа Н-05, Н-1, Н-2 и упрощенным способом с учетом весовых характеристик секций – при использовании нивелира Н-3.

В. Нивелирование в ходах 2-й ступени.

13. На всех станциях, за исключением указанных ниже, измерения выполнять при … горизонтах прибора, в ходе … направления (направлений), с использованием одношкальных (двухшкальных) реек.

В секциях … измерения выполнять при … .

14. Обеспечить разность плеч на станции не более … м.

15. Не допускать длину плеча на станции более … м.

16. Разность превышений, полученных на станции, не должна превышать … мм.

Для нивелиров, используемых при наблюдениях за деформациями, разность превышений примерно должна составлять не более тройной точности отсчета. Допускается устанавливать указанное требование, исходя из допустимой точности измерения превышения на станции. В этом случае разность превышений на станции не должна превышать двойного значения требуемой точности измерения превышения на станции.

17. Невязки в ходах 1-й ступени не должны превышать … .

18. Программа работы на станции.

Здесь следует указать последовательность отсчетов в обозначениях: П_о (передний основной), П_д (передний дополнительный), З_о (задний основной), З_д (задний дополнительный).

Для нивелиров Н-05, Н-1, Н-2 в любых условиях:З_оП_оП_дЗ_д ,для нивелира Н-3: З_оЗ_дП_оП_д .

При работе в стабильных условиях в помещении для любого нивелира можно использовать программу, указанную для нивелира Н-3.

В помещении можно пользоваться одной рейкой.

19. Уравнивание в системе нивелирных ходов 1-й ступени выполнять … .

Строгим способом при использовании нивелиров типа Н-05, Н-1 и упрощенным способом с учетом весовых характеристик секций – при использовании нивелиров типа Н-2 и Н-3.

Литература

1. Геодезические методы измерения деформаций сооружений./ А.К.Зайцев, С.В.Марфенко, Д.Ш.Михелёв и др. – М.: Недра, 1991.

2. Инструкция по наблюдениям за сдвижениями земной поверхности и расположенными на ней объектами при строительстве в Москве подземных сооружений. – М.: ИПКОН РАН, 1997.

3. Пискунов М.Е. Методика геодезических наблюдений за деформациями сооружений. – М.: Недра, 1980.