книги из ГПНТБ / Новая геодезическая техника и ее применение в строительстве учеб. пособие

нивелирования ограничивается практически только возможно­ стью проезда по участку изысканий. При движении по шоссе скорость нивелирования доходила до 90 км/ч. Комплекспрованне СМБ с топографическим прпвязчнком, обеспечивающим плано­ вую привязку нивелируемых точек, открывает пути к автомати­ зации всего комплекса изысканий, включая и скоростной вынос проекта в натуру.

Барометрическое нивелирование основывается на предполо­ жении, что на точках с одинаковой высотой давление воздуха

где Д/i— искомая разность высот двух точек 1 и 2; р\ и р2 — дав­ ление воздуха в точках У и 2 соответственно; рср = (р, + р 2 ) / 2 — среднее'значение давления; tcj> = (t{ + t2)/2— среднее значение температуры воздуха; а = 1/273 — газовая постоянная.

Величина

с высотой не изменяется). По результатам измерения-давления воздуха на точках, разность высот которых известна, может быть определена и натуральная барическая ступень.

Наиболее точные определения высот барометрическим нивели­ рованием могут быть получены дифференциальным путем с по­ мощью двух станций: опорной и определяемой. Опорная станция устанавливается на участке изысканий неподвижно и на ней не­ прерывно ведется измерение давления воздуха; определяемая — устанавливается на каком-либо транспортном средстве и пере­ возится по точкам, высоты которых нужно определить, или по за­ данному направлению — для получения непрерывного профиля местности. Информация о давлении на определяемой станции передается в виде радиочастотных сигналов на опорную стан­ цию, на которой автоматически выделяется разностное давление Др. Превышения искомых точек все время определяют относи­ тельно опорной станции. Для получения абсолютных отметок к полученным превышениям следует прибавить абсолютную высо­ ту установки опорной станции.

180

Формула (IV. 84) получена в предположении, что атмосфера неподвижна. В действительности имеет место действие таких факторов, как прнливо-отливные^явления в атмосфере, движение воздуха в горизонтальном и вертикальном направлениях из-за неравномерного его нагревания и т. д. Это приводит к колеба­ ниям давления атмосферы, которые можно разделить на перио­ дические и случайные.

ления с последующим затуханием колебаний в пределах от де­ сятых долей секунды до нескольких минут; амплитуда их может составлять десятые доли миллибара.

Из всей массы факторов, вызывающих случайные колебания

ем его от земли. Она наиболее резко выражена в ясные безвет­ ренные дни. В период изотермии, имеющей место в утренние и

(частично) синхронизация наблюдений на опорной и определяе­ мой станциях. Экспериментальным путем доказано, что наиболееточные результаты нивелирования могут быть получены днем и ночью в пасмурную, туманную, безветренную погоду и в период изотермии.

181

Принципиальная схема струнного датчика давления. Дейст­ вие струнного датчика давления (рис. IV. 19) основано на преоб­ разовании силы натяжения струны 3, закрепленной между двумя сильфонами 2, в частоту f переменного тока (частоту колебаний струны). Частота колебаний струны определяется следующим эмпирическим соотношением

остаются постоянными (при малых изменениях давления), то из­ меняется частота колебаний f.

Для возбуждения и последующего поддержания незатухаю­ щих колебаний струна помещена в поперечное магнитное поле {проходит между полюсами постоянного магнита 4), а электри­ чески изолированные концы струны подключены к входу усили­ теля с положительной обратной связью. Таким образом, струн­ ный датчик атмосферного давления представляет собою генера­ тор с самовозбуждением, называемый струнным генератором, резонатором которого служит струна. Обычно струнные генера­ торы работают в области звуковых частот (4—5 кГц).

Струнный датчик атмосферного давления выгодно отличается от других устройств измерения давления с помощью сильфонов или анероидных коробок тем, что благодаря большой продоль­ ной жесткости струны (в несколько раз большей, чем у силь­ фонов), сильфоны работают без деформаций, чем практически почти полностью исключается явление гистерезиса и обеспечи­ вается более высокая точность измерения давления.

Струнные датчики, используемые на опорной и определяемой станциях, подбирают так, чтобы они имели одинаковые парамет­ ры ро и р.

Пусть на опорной станции 1 и определяемой 2 установлены струнные датчики давления. Тогда для одного и того же физиче­

182

графа. Барическую ступень Е определяют как функцию темпера­ туры и давления воздуха, значения которых измеряют в процессе нивелирования.

пути с определяемой станции на опорную. На выхбде опорной станции включен самописец, вычерчивающий непрерывный про­

над задней осью автомашины, возможно ближе к ней, с тем, что­ бы он повторял все вертикальные перемещения колеса, совер­ шающего наезд на нивелируемую точку или прокатку по задан­ ному профилю. Сигнал частоты flt зависящий от давления воз­ духа, поступает в передатчик-и излучается в эфир.

Датчиком пути является переднее колесо автомашины. Дат­ чик (контактный прерыватель) отсчитывает количество оборо­ тов колеса. Сигналы контактного прерывателя модулируют час­ тоту вспомогательного генератора, и информация о расстоянии в виде последовательности модулирующих импульсов передается в эфир. При необходимости привязки профиля или искомых точек

определяемой станции снимаются координаты х и у или азимут профиля. Микрофон-телефон служит для переговоров между опе­ раторами станций.

Опорная станция устанавливается приблизительно в середине участка изысканий. При необходимости получения абсолютных отметок искомых точек станция устанавливается на точке с из­ вестной высотой. Частота fi определяемой станции улавливается приемником и поступает в смеситель. В этот же смеситель посту­ пает частота /г от струнного генератора (датчика давления) опорной станции. В смесителе выделяется разностная частота

18а

а — определяемая станция; б — опорная станция

ет то или иное положение по высоте на бумажной ленте, обеспе­ чивая этим масштаб записи по вертикали.

Информация о пройденном пути в виде последовательности импульсов поступает в шаговый механизм управления лентопротяжкой. От каждого поступившего импульса лента продергива­ ется на величину Д/М, где Д — длина окружности колеса авто­ машины (датчика расстояния), М — знаменатель горизонтально­ го масштаба записи профиля. Таким образом, на ленте самописца

вычерчивается профиль в заданном вертикальном и горизонталь­ ном масштабах.

Баропрофилограф был многократно опробован на опытных и опытно-производственных работах при съемках рельефа объ­ ектов линейного типа. На рис. IV. 21 приведен образец профиля, полученного с помощью баропрофилографа за один проезд. Кружками показаны пикеты, взятые на характерных точках рельефа, высоты которых для целей оценки точности были опре­ делены геометрическим нивелированием. Как видно из рисунка

185

Литература к гл. IV.

IV. I . А р д а с е н о в В. Д., К о л ь ц о в В. П. Исследование нивелира НС-4 с самоустанавливающейся линией визирования. Изв. вузов, разд. «Геоде­ зия и аэрофотосъемка», № 2, 1971.

IV. 2. Б у ю к я н С. П., В а с ю т и н с к и й И. Ю., Д а в и д я н Д. Б. Фоторегнстриругощее устройство для измерения уровня жидкости в сосуде гид­ ростатического нивелира. Сб. «Вопросы атомной науки и техники», сер. «Про­

Результаты испытаний системы гидростатического нивелирования на Ереван­

правляющих путей автоматических линий большого протяжения. Тр.

тической плоскости. Сб. «Инженерная геодезия», вып. 3. Киев, Изд-во «Буди-

фундамента и балок линейного ускорителя И-2. Изв. вузов, сер. «Геодезия и

186

Г Л А В А V

РЕШЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ТИПОВЫХ ИНЖЕНЕРНОГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

С ПРИМЕНЕНИЕМ НОВОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

§V. 1. Съемка инженерных подземных коммуникаций

спомощью индукционных приборов

Кинженерным подземным коммуникациям (ИПК) относятся: кабели электро- и телефонных линий, трубопроводы для тран­ спортировки воды, горючих жидкостей, газа, воздуха и т. п. Съемка ИПК производится в плане и по высоте. Съемке подле­ жат все наземные сооружения — колодцы, камеры, подстанции, водокачки и т. п. подземные прокладки.

Особенностью строительства ИПК является неравномерность продвига этого вида работ, обусловленная сложностью их орга­ низации, возможностью выполнения по частям в неудобное для топографических съемок время, например зимой, в темное время суток и т. д. Вследствие этого исполнительная топографическая съемка непосредственно уложенных труб или кабелей не всегда возможна и выполняется часто после засыпки траншей. Обычные методы съемки предусматривают в этих случаях рытье шурфов на характерных точках ИПК с последующими инструменталь­ ными промерами подземного объекта. Такие работы весьма тру­ доемки, особенно в условиях заводских территорий или города, когда они часто сопряжены со вскрытием дорожного покрытия.

В последние годы при съемках и инвентаризации ИПК нача­ ли применяться индукционные методы выноса на поверхность и определения глубины заложения объекта приборами, получивши­ ми общее название трубокабелеискателей (ТКИ), без вскрытия траншей. Вынесенная на поверхность и отмеченная на ней ИПК в дальнейшем снимается топо-геодезическими методами.

Если по достаточно длинному проводнику пропустить пере­ менный ток, то вокруг' него образуется переменное электромаг­ нитное поле, силовые линии которого имеют, в первом прибли­ жении, вид концентрических окружностей. В -антенне, внесенной

вэлектромагнитное поле, наводится электродвижущая сила,

пропорциональная эффективности антенны и интенсивности поля.

188

В настоящее время чаще всего применяются активные — кон­ тактные методы в ТКИ: энергия вводится в проводник от специ­ ального генератора и создается искусственное электромагнитное поле. Роль проводника играет металлический трубопровод, ка­ бель или его защитная свинцовая оболочка. В керамических тру­ бопроводах, а также металлических, но не имеющих между со­ бою электрического контакта, проводником может служить жидкость, если она заполняет их без разрыза и является элект­ ропроводной. Часто электропроводность воды усиливают искус­ ственно, подсыпая в нее соль. Контактные методы съемки ИПК дают наибольшую точность определения координат объекта.

Применение пассивных (бесконтактных) методов может иметь место в двух случаях: обнаружение кабелей, находящихся

в землю на расстоянии 5—20 м от оси ИПК. Приемник 4 с на­ правленной антенной (рамочной, кольцевой, стержневой) и го­ ловными телефонами переносится.по направлению оси ИПК-

Электродвижущая сила в антенне зависит от взаимного рас­ положения электромагнитных волн и плоскости рамки антенны. Если рамочную антенну расположить горизонтально (рис. V.2,o), то наведенная в ней э. д. с. будет зависеть от взаимного распо­ ложения .антенны и ИПК. В положении 1, когда плоскость рам­ ки антенны расположена горизонтально, симметрично относитель­ но вертикальной плоскости, проходящей через ИПК, антенну пе­ ресекает наименьшее количество силовых линий поля и э. д. с. будет минимальной. В положениях 2 и 3 э. д. с. будет большей. На рис. V.2,a э. д. с. отождествлена с кривой силы звука. Это свойство рамочной антенны используется для выноса (проекти­ рования на поверхность земли) оси ИПК.

Оператор, держа антенну горизонтально и покачивая ее из

189