Г Л А В А 6

ИЗМЕРЕНИЯ ПРЕВЫШЕНИЙ

Назначение и виды нивелирования. Нивелирование – это измере-

ние превышений и определение высотных координат точек на земной и водных поверхностях, точек наземных и подземных сооружений. Данные нивелирных измерений необходимы при осуществлении многих видов научных исследований, в геодезическом мониторинге вертикальных смещений земной поверхности тектонического характера и техногенного происхождения (от извлечения жидких и твердых ископаемых). Без нивелирных измерений невозможно проведение горно-промышленных и сопутствующих работ. Нивелирование представляет необходимую составляющую топографических съемок, геодезических изысканий для строительства жилых и промышленных зданий, гидроэлектростанций, водохранилищ, каналов, дорог, трубопроводов и других сооружений. Нивелирные измерения предусматриваются технологиями строительства практически всех видов сооружений и проходки горных выработок.

Наиболее широко применяются следующие виды нивелирования: геометрическое, тригонометрическое, спутниковое, гидростатическое, механическое. Используется в съемочных и разведочных работах менее точное − барометрическое нивелирование.

6.1. ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

Геометрическое нивелирование выполняется по схеме рис. 6.1, а при помощи геодезического прибора (нивелира J ) с горизонтальным лучом визирования и нивелирных реек 1 и 2 (прямолинейных мер длины со специальными шкалами), которые ставят вертикально на нивелируемые точки

А и В.

160

При нивелировании способом из середины нивелир устанавливают на равных расстояниях от точек А и В (рис.6.1, а), на которые ставят нивелирные рейки. Визируют зрительной трубой на шкалу рейки 1 и берут отсчет а, равный высоте визирного луча над точкой А, а по шкале рейки 2 – отсчет b, равный высоте визирного луча над точкой В. Превышение точки В над точкой А – это расстояние h между уровенными поверхностями, проходящими через точки А и В, превышение равно разности отсчетов по рейкам, т.е.

а – из середины; б – вперед; в – нивелирный ход

(точки А, В, К, D – связующие; точка Е – промежуточная на станции Ст. 1)

Рисунок 6.1 – Сущность и способы геометрического нивелирования

При нивелировании вперед (рис. 6.1, б) нивелир устанавливают окуляром зрительной трубы вплотную к рейке 1, поставленной вертикально на точку А. Отсчет i по шкале рейки относительно центра окуляра называется высотой прибора над точкой А. Визируют на рейку 2, поставленную отвесно на точку В, берут отсчет b и вычисляют превышение

П р и м е ч а н и е – Высоту прибора, у которого зрительная труба обладает перископичностью (т.е. визирный луч в окуляре и в объективе не находятся на одной высо-

161

те), определяют относительно объектива так: нивелир ставят в 2-4-х метрах от рейки 1, на нее наводят зрительную трубу и отсчитывают высоту прибора.

Нивелирный ход применяют для измерения по частям превышения hАD между точками А и D (рис. 6.1, в), разделенными значительным расстоянием или превышением. Нивелируют способом из середины: прибор последовательно устанавливают на станциях Ст. 1, Ст. 2, Ст. 3, которые выбирают на равных расстояниях от задней и передней по ходу точек А и В, В и К, К и D. Искомое превышение

На каждой станции нивелирного хода различают заднюю и переднюю по ходу связующие точки (В, К,…), между которыми последовательно измеряют превышения. Отсчеты по задней и передней рейкам обозначают символами З и П, при этом превышение hi = (Зi – Пi) и формулу (6.3) представляют в такой записи:

Вычисление отметок. Если известна высота НА (отметка) точки А над исходной уровенной поверхностью (см. рис. 6.1, а), то высота (отметка) точки В

Высота визирной оси нивелира над исходной уровенной поверхно-

стью называется горизонтом прибора ГП (горизонтом нивелира). Согласно рис. 6.1, а горизонт прибора можно вычислить относительно точек А и В и определить его среднее значение:

162

рефракцию: f = k – r, тогда а = а' + fа и b = b' + fb . Величина f вычисляется по эмпирической формуле

где d – расстояние от прибора до рейки; R – средний радиус Земли.

При d = 50, 100, 150, 200, 300 и 1000 м поправка f соответственно равна 0,16; 0,7; 1,5; 2,6; 6 и 67 мм.

АР = а', ВQ = b' – фактические отсчеты по рейкам А и В;

АЕ = а, ВТ = b – отсчеты относительно уровенной поверхности J нивелира

Рисунок 6.2 – Влияние кривизны Земли и рефракции на результаты нивелирования

При равенстве расстояний от нивелира до реек принимается, что рассматриваемые поправки практически одинаковы, т. е. fа = fb, тогда

следовательно, совместное геометрическое действие кривизны Земли и рефракции практически не влияет на превышение, измеренное способом из середины.

При нивелировании способом вперед рассматриваемые рефракционные влияния не компенсируются, т. е.

но поправка fb учитывается в зависимости от требуемой точности измерения превышения.

164