Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

геодезия конспект лекций

.pdf
Скачиваний:
109
Добавлен:
28.02.2016
Размер:
4.85 Mб
Скачать

tgϕ − tgψ = (h + l − L) / p = l / p.

(б)

С учетом выражения (б)

tgα =

lp

 

L2 + Ll + p2 .

(4)

По формуле (4) можно рассчитать такое расстояние между створными знаками, чтобы при заданных значениях L и а отклонение места наблюдателя от створной линии не превышало некоторого, заранее установленного значения р. Из формулы (4) находим:

l =

L2tgα + p2tgα

.

(5)

 

 

p − Ltgα

 

При длинных промерных профилях значение угла α будет весьма малым и член p2tgα и в формуле (5) опущен, поэтому

l = L2tgα( p − Ltgα.)

(6)

откуда

 

tgα = lp / (L2 + lL). (7)

 

или в радианах

 

α'= lpρ' /(L2 + lL).

(8)

Длину L можно взять с плана промерных работ, величину допускаемой нестворности р назначить по расстоянию d между смежными галсами, полагая р=0.1d.

Засечками определяются примерно треть или четверть от общего числа промерных точек; положение остальных точек определяется по секундомеру, считая, что промерный катер движется с равномерной скоростью.

При анализе прямой засечки для промерных работ следует иметь в виду, что

ошибка визирования в этом случае значительно увеличивается за счет влияния реакции наблюдателя на отмашку флага, отклонения промерного катера от створа и т. д. и достигает для теодолитов при визуальной сигнализации 3 - 5' и для мензулы 7 - 10' .

Местоположение промерной точки может быть определено также обратной засечкой с движущегося катера путем измерения секстаном угла между направлениями на створные знаки и на береговой пункт планового обоснования. Наиболее надежные

результаты получаются при более или менее перпендикулярном расположении

измеряемого створа к базисной линии и при угле засечки в опорном пункте не менее 30o .

Однако и в этих условиях средняя квадратическая ошибка засечек промерных точек секстаном в полосе съемки 1000 м достигает10 м и более.

Применение радиодальномерных систем.

Для определения планового положения промерных точек применяют речной радиолаг, состоящий из задающей радиостанции (ЗРС),находящейся на судне, и двух отражающих радиостанций (ОРС), установленных стационарно в опорных пунктах на берегу. Радиодальномерная система работает на трех частотах:

рабочая частота ЗРС f12790 кГц;

частоты ОРС f2=2/3f1;

f3=3/2f1 ;

Установленная на судне ЗРС генерирует и излучает колебания строго стабилизированной частоты, которые принимаются ОРС, трансформируются и излучаются в пространство с постоянным сдвигом фазы. Принятые приемником ЗРС

трансформированные колебания в сочетании с собственными попарно подаются в каналы фазового счетчика, где для каждого текущего момента определяется разность фаз между колебаниями задающей и отражающих радиостанций, характер изучая расстояния между ними.

Положение судна определяется АВ линейной засечкой по радиусам векторам RA и RB из береговых опорных станций А и В (рис. 236), которые для точки 01 равны

RA = rA +

rA ;

(9)

RB = rB +

rB ;

 

где rA , rB - приращения

расстояний, получаемые как произведение числа

фазовых циклов, отсчитанных в процессе движения от точки 0, на их линейное значение. Речной радиолаг снабжен автоматическим прокладчиком, позволяющим

непрерывно фиксировать траекторию движения промерного судна в масштабах 1: 2000, 1: 5000 и 1: 10000. Координированию промера по методу радиолага предшествует геодезическая подготовка района работ, включающая привязку ОРС и обеспечение акватории съемки равномерно расположенными пунктами планового обоснования.

Места расположения ОРС выбирают с условием обеспечения стабильности работы радиоаппаратуры и геометрической надежности засечек и устанавливают на открытых возвышенностях в непосредственной близости от берегов. Их центр (мачта антенны) определяется с точностью не ниже 0,2 мм в масштабе плана.

Пунктами планового обоснования могут быть специально оборудованные плавучие вехи, сваи, причальные стенки и другие предметы, к которым может подойти промерное судно. Положение пунктов определяют прямыми и обратными засечками с ошибкой не более 0,3 мм в масштабе плана.

Рисунок 236 -Определение положения судна радиолагом

Дальнейшее сгущение пунктов осуществляют проложением радиодальномерных магистралей между пунктами планового обоснования. Пункты радиомагистрали устанавливают вдоль берега и закрепляют плавучими вехами. В зависимости от ширины водотока расстояние между пунктами радиомагистрали не должно превышать 10-20- кратного интервала между галсами.

При проложении радиомагистрали промерное судно с включенной аппаратурой перемещается от одного опорного пункта к другому; моменты сближения судна с

пунктами радиомагистрали фиксируются оперативными отметками. Для контроля и

повышения точности проложения магистрали каждый ход прокладывают в прямом и обратном направлениях, а полученные невязки в координатах распределяют поровну на все промежуточные вехи.

Промер глубин всегда начинают от пункта с известными координатами и заканчивают через несколько галсов на таком же пункте. Протяженность промерного хода допускают не более 10 км. Полученные невязки хода распределяют пропорционально пройденному пути промерного судна.

В процессе промерных работ оперативными отметками фиксируют:

привязку галсов к пунктам обоснования;

начало и конец каждого галса;

моменты изменения курса и скорости движения промерного судна;

знаки плавучей обстановки и т. д.

При надлежащем соблюдении углов засечки (желательно в пределах 50 130o ) речной радиолаг обеспечивает точность определения промерных точек около 5- 7 м и дает высокую производительность измерений на больших водоемах.

Б) Фотограмметрические методы.

Достаточно эффективным является метод, сочетающий эхолотный промер с аэрофотосъемкой и фотограмметрической обработкой плана русла.

В этом методе плановая привязка галсов проектируется по фотопланам с использованием четких контуров местности. Для наиболее важных галсов определяются координаты точек привязки из фототриангуляции. Для засечки промерных точек на

фотогалсах приборы устанавливают на берегу или острове в любой из контурных точек и ориентируют исходное направление по другому контуру. Фотопланы русла используют и для решения других гидрологических и геоморфологических задач.

Плановое положение промерных точек может быть определено способом обратных фотограмметрических засечек. С промерного катера, движущегося по створу, через

некоторые интервалы времени фотографируют систему замаркированных точек обоснования, расположенных на одном из берегов (или лучше на разных берегах). Таких точек должно быть не менее четырех. При фотографировании оптическая ось измерительной камеры занимает горизонтальное положение.

По урезу воды на фотоснимках фиксируют линию горизонта, вдоль которой измеряют фотограмметрические абсциссы изобразившихся точек планового обоснования. Зная фокусное расстояние камеры fk по разности измеренных абсцисс вычисляют углы между направлениями на точки обоснования, геодезические координаты которых известны:

tgβ = (x1 x2)/ fk .

(10)

По координатам точек и вычисленным углам решают обратную задачу и определяют координаты промерной точки.

В момент фотосъемки береговых знаков по батиграмме делается оперативная отметка промерной точки. По исследованиям точность этого способа достаточна для составления плана русла в масштабе 1: 2000 .

По аэрофотоснимкам водной поверхности может быть определена глубина реки фотометрическим или стереофотограмметрическим методом.

В основе фотограмметрического метода лежит положение, что плотность

фотоизображения водной поверхности увеличивается с глубиной по логарифмической зависимости.

При хорошей прозрачности воды и качественном изображении способ позволяет определять глубину до 5 м с точностью до 10 %. Более глубокие участки русла изображаются с постоянной плотностью (этот способ разработан проф. Малявским Б.К.).

В) Стереофотограмметрический метод

В стереофотограмметрическом методе глубины определяются по разности продольных параллаксов точек аэрофотоснимков с изображением дна реки сквозь прозрачный слой воды. При аэрофотосъемке водоемов проектирующие лучи проходят две среды -- воздух и воду, имеющие различные коэффициент преломления. В результате проектирующий луч изменяет направление в воде, и точки дна изображаются на

аэрофотоснимке с некоторым линейным искажением

r (рис. 237). Величина этого

искажения находится из соотношения

 

Dr/ DR = fk / H.

 

Так как R = htgψ, то

 

Dr = fk / H×h×tgψ.

(11)

Как известно,

 

sin ϕ /sin ψ = n,

(12)

где n - показатель преломления воды.

 

Кроме того,

 

tgϕ = r/fk .

(13)

Рисунок 237. Измерение глубины стереофотограмметрическим методом

С учетом формул (12 и (13), выражение (11) приводится к виду:

Dr = hr

×

 

 

1

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

n 1+

(n2

-1)r2

 

 

 

 

n2 fk2

или

 

 

 

 

(14)

Dr = hr

 

 

 

 

× F,

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

где обозначено

F =

 

 

 

1

 

 

.

(15)

 

 

 

 

 

 

 

 

(n2

- 1)r2

 

 

 

 

 

 

 

n

1+

 

 

 

 

n2 fk2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из формулы (14) следует, что искажения контуров на подводных аэрофотоснимках

увеличиваются с возрастанием и расстояния от главной точки и уменьшаются с увеличением фокусного расстояния снимающей камеры. Параметр F также изменяется в зависимости от величины радиуса-вектора r до наблюдаемого контура.

Глубина водоема вычисляется по формуле

 

h =

 

H p

 

,

(16)

F x

Л

- F x

 

1

2

П

 

где p- разность продольных параллаксов точек стереопары, измеряемая относительно урезов воды на видимые контуры дна; F1, и F2 -параметры, вычисляемые по формуле (41); хл и хп - абсцисса наблюдаемой точки на левом и правом аэрофотоснимках.

Если принять F1 ≈ F2 , то

h =

 

H p

 

=

H p

.

(17)

 

F x

 

- F x

 

 

 

 

Л

П

bF

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

При n=1,34, r=50 мм параметр F равен:

 

 

fk, мм

70

 

 

 

 

 

100

 

200

F

0,674

 

 

 

 

0,708

 

0,736

1/F

1,484

 

 

 

 

1,412

 

1,358

Следовательно, для определения глубины потока необходимо каждую измеряемую абсциссу умножать на величину F ,вычисляемую для этой точки, что является трудоемкой задачей.

При использовании аэрофотоснимков, полученных фотокамерой с фокусным расстоянием 200 м и более для рабочей площади, ограниченной радиусом - вектором 40 - 50 мм, можно принимать для всех точек среднее значение параметра F и вычислять превышения по формуле (17).

Для рек с песчаным и каменистым дном и хорошей прозрачностью воды глубина может измеряться стереометодом на крупномасштабных аэрофотоснимках до 5 -6 м с точностью 3 - 5%.

Влияние поперечного уклона реки.

Промеряя глубины, необходимо иметь в виду, что водная поверхность реки имеет некоторый поперечный уклон, вызванный вращением Земли, влиянием центробежной силы на поворотах, действием бокового ветра и др.

Вследствие вращения 3емли уровень воды у правых берегов рек северного полушария несколько возвышен. Величина этого возвышения равна

h =

2υω sinϕ

× s

(18)

 

B

g

 

 

 

 

 

где υ - средняя скорость потока в м/с;

ω - угловая скорость вращения Земли

(0.0000729 l/c); ϕ - широта места; g- ускорение свободного падения (9,8 м/ c2 ); s- ширина

реки.

На поворотах реки дополнительно возникает центробежная сила, под влиянием которой точки водной поверхности, расположенные с внешней стороны поворота, возвышаются над точками, расположенными с внутренней стороны. Величина этого возвышения

может быть найдена по формуле

h =

υ2

× s,

(19)

ц

gR

 

 

 

 

 

здесь R - радиус поворота.

Резкое искажение поперечного профиля водной поверхности вызывается боковым ветр о м и быстрым изменением уровня воды в паводки. В последнем случае вследствие того, что скорость течения в середине потока больше, чем у берегов, средняя часть водной

поверхности будет несколько приподнятой при резком подъеме воды и опущенной при сильном спаде ее. На больших реках величина этого подъема или спада воды может достигать нескольких дециметров.

При промерных работах на больших реках необходимо учитывать поперечный уклон реки, развивать высотное обоснование на обоих берегах реки и периодически нивелировать в поперечных профилях правые и левые урезы воды.

2.1.10.4. Обработка материалов Как уже отмечалось, одновременно с промерами глубин ведутся наблюдения на

временных и постоянных водомерных постах за колебаниями уровня воды. Зная высоту

уровня в момент промера и вычитая из нее измеренную глубину в зафиксированной промерной точке, получают ее высоту, которую выписывают на плане. По высотам рисуют горизонтали дна. Методом тахеометрической съемки или стереофотограмметрии изображают рельеф берегов и поймы.

Для целей судоходства измененные глубины по наблюдениям на водомерных постах и высотам точек однодневной связки приводят к одной дате, выписывают их на план и проводят линии равных глубин -- изобаты. По высотам дна и глубинам реки на плане изображают линию наибольших глубин.

1) Определение морфологических характеристик реки

Живое сечение реки определяется:

площадью

шириной

смоченным периметром

гидравлическим радиусом

средней скоростью

расходом воды

а) ширина реки В (рис. 238).

B = Sп.б. - Sл.б.

Рисунок 238 – Определение ширины реки. б) Площадь живого сечения реки - ω в м2 (рис. 239):

w = 21 h1 × DS34 + 21(h4 + h5 ) × S45 + 21(hn1 + hn )× DSn( n1 )

S34 = S4 S3

Рисунок 239.

hi - отметки воды; Hi - отметки дна.

в) смоченный периметр pi (гипотенуза):

pi = Dh2 + DS 2

P = å pi

г) гидравлический радиус R:

R = wB

д) средняя глубина hср.:

hс р. = wB

Для равнинных и неглубоких рек R≈Rср.

Профиль живого сечения строят от постоянного начала до промерных вертикалей 2, 3, 4, 5, 6, 7 (рис. 239) и по отметкам дна русла H2, H3, H4, H5, H6, H7. Для этого используют измерения глубин hi и отметку уреза воды Hур в.

Hдна i = Hур в. - hi

2) Определение скоростей и расходов воды

Скорость воды определяется с помощью поплавков или гидрометрических вертушек.

Первый способ ( с помощью поплавков) основан на перемещении вместе с водой тела, отличного от воды (рис. 240).

Во втором способе ( с помощью гидрометрических вертушек) скорость определяется по числу оборотов лопасти в единицу времени, вращающейся под действием потока.

Рисунок 240 - Способ поплавков

Для определения поверхностной скорости, на берегу разбивают три створа и

устанавливают вехи (створы пусков, верхний, нижний, главный).

Расстояние между створами поплавок проходит за время 20-40 мин. Время пересечения

верхнего, главного и нижнего створов фиксируется по секундомеру.

Во втором способе определяют число оборотов вертушки n за время t:

n = Nt .

Затем, по специальной таблице в зависимости от n определяют скорость потока в данной точке:

n

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

v, м/c

0,387

0,513

0,640

0.766

0,892

1,020

1,146

1,273

Расход воды - объем, протекающий через единицу сечения в единицу времени,

определяется графоаналитическим способом с

использованием

средних скоростей на

скоростных вертикалях:

 

q1 + q2

 

qn−1

+ qn

 

 

 

 

 

Q =

1

q b

+

b +...+

b

+

1

q b

(м3/с).

 

 

 

2

 

3 1 0

2

1

 

n−1

 

3 n n

 

qi- элементарные расходы;

qi = vcp. hсрезки

hсрезки - глубина реки со срезкой по данной вертикали; b1,...,bn - расстояние между вертикалями;

vср. - средняя скорость по данной скоростной вертикали.

3.ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

3.1. Назначение и способы возведения подземных сооружений

Возведение подземных сооружений представляет сложную техническую задачу, включающую:

-разработку и выемку горной породы; -временное закрепление контура выемки; -установку элементов постоянной обделки.

При этом должна быть обеспечена полная безопасность работающих.

По назначению подземные сооружения можно разделить наследующие

виды:

1)тоннели на путях сообщения (железно-автодорожные, метрополитены , пешеходные, судоходные)

2)гидротехнические тоннели (в комплексах гидроэлектростанций, водоснабжения, мелиорации)

3)коммунальные тоннели (водостоки, коллекторы и др.)

4)промышленные и горнопромышленные подземные сооружения

5)специальные.

Взависимости от глубины заложения способы возведения подземных сооружений разделяют на две основные группы:

-открытые способы постройки в котлованах; -открытые способы возведения сооружений глубокого заложения без

нарушения обустройств на земной поверхности.

Открытым способом сооружают тоннели мелкого заложения. При этом важное значение имеет застроенность местности.

Внезастроенной местности тоннели строят в котлованах с откосами; на застроенных территориях - в котлованах или шпунтовым ограждением; при строительстве вблизи зданий применяют траншейный способ.

Первый случай в комментариях не нуждается.

Во втором случае (рис. 1) по контуру будущих стен туннеля забивают сваи или шпунты (1) и производят разработку породы до проектной высоты дна. По мере разработки устанавливают расстрелы (2) из металлических балок или труб, а между сваями - деревянную затяжку.

Монтаж туннельной отделки из сборного железобетона выполняют в следующей последовательности:

-укладывают подготовку 3 из тощего бетона;

-устраивают кирпичную защитную стенку 4;

-производят гидроизоляцию лотка 5;

-монтируют лотковые 6 и стеновые блоки 7;

-устраивают перекрытие 8;

-выполняют гидроизоляцию стен и перекрытия 9;

-кладут защитную кирпичную стенку 10;

-устраивают защитную цементную стяжку 11 по перекрытию.

После окончания монтажа производят обратную засыпку до проектных высот вертикальной планировки.

Рисунок 1 – Схема строительства туннеля открытым способом

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.