геодезия конспект лекций
.pdfДопустимая величина несбойки зависит от назначения тоннеля и от способа его возведения.
При строительстве тоннелей на путях сообщения величина несбойки определяется по габаритным запасам.
В СНиП III-44-77 (п.10.8) указывается, что при строительстве туннелей
встречными забоями допускается расхождение фактических осей в пределах
100 мм.
Какую же часть из этого допуска необходимо принимать для расчета необходимой точности геодезических измерений?
Существуют две точки зрения на этот вопрос:
1.Необходимо учитывать отклонения колец при укладке от разбивочной оси, отклонения формы от проектной и деформации колец под влиянием горного давления.
2.Все эти отклонения известны, их можно учесть перед подходом к
сбойке и весь допуск может быть целиком отнесен на геодезическое обоснование.
Оба подхода дают приблизительно одни и тоже результаты :
- величина СКО в плановом положении оси не должна превышать 45 - 50 мм4
- величина средней квадратической ошибки по высоте - 20 - 22 мм.
Рассмотрим второй подход к установлению точности геодезических работ.
Средняя квадратическая и допустимая ошибки связаны следующим соотношением:
Δ=t*m
Так как геодезическое обоснование, учитывая большую ответственность, строится несколько раз ( так триангуляция и основная полигонометрия строится дважды с разрывом не менее месяца,
ориентирование три раза), то можно принять t=2, a так как Δ=100мм, то m= /2 ³ 50мм.
При строительстве прямолинейных тоннелей продольная ошибка практически не имеет значения, поэтому всю величину m можно отнести к поперечной ошибке mU. При строительстве криволинейных тоннелей необходимо учитывать обе составляющие, т.е.
m= 
mu2 + mt2
3.7.2.Расчет ошибок отдельных видов геодезических работ на точность несбойки
Определим необходимую точность геодезических работ на всех стадиях работ при сооружении тоннеля между двумя стволами А и В.
На точность сбойки будут оказывать влияния следующие ошибки:
1)m1 - построения геодезического обоснования на поверхности ;
2)m2 - ориентирования подземной основы через ствол А;
3)m3 - ориентирования подземной основы через ствол В;
4)m4 - хода подземной полигонометрии от ствола А до места сбойки;
5)m5 - хода подземной полигонометрии от ствола В до М.
Таким образом:
m12 +m 22 +m 32 +m 24 +m 52 ≤ m
Для тоннелей длиной 1-1.5 км величину влияния перечисленных ошибок можно принять одинаковой. Если обозначить через среднюю квадратическую ошибку на ступени геодезического обоснования, то:
μc=m1=m2=m3=m4=m5=m/ 
5 =0.45m
При m=50мм; μс= ± 22.5мм
Для более длинных тоннелей (>1.5 км) принцип равного влияния не приемлем. Поэтому применяют способ последовательных приближений. Он состоит в том, что в формуле (1) перед отдельными ошибками вводят коэффициенты, устанавливающие соотношения ошибок на различных ступенях обоснования, например:
m1=0.7*μC; m2=m3=2.5*μC; m4=m5=μC
Тогда:
m= 
(0.7*μC )2 + (2.5*μC )2 + (2.5*μC )2 + μC + μC = 
15. *μC
μC=0.26*m
При μ=50мм μс=13мм m2=m3=33мм m1=10мм
Если по результатам расчета получается, что какой-то вид работ с такой точностью выполнить нельзя, то коэффициенты изменяют.
3.7.2.1. Сбойка через порталы
В этом случае отсутствуют ошибки m2 и m3 ,т.к. ориентировка не выполняется, тогда:
m= 
m12 + m42 + m52
Исходя из принципа равного влияния, получим:
μc=m/ 
3 =0.58м=0,6*m=30мм
3.7.2.2.Cбойка через портал и ствол.
Вэтом случае ориентировка отсутствует с одной стороны, т.е. нет m2
или m3
m= 
m12 + m22 + m42 + m52
Указанные формулы относятся к случаю прямолинейных тоннелей.
Для криволинейных туннелей получаемые величины μс необходимо
уменьшить в 
2 ,т.к. m= 
mU2 + mT2 , при mU=mT; m=m4 
2 ,
и допуском в этом случае является величина mU=m/ 
2 ;mT=m/ 
2 .
3.8.РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
3.8.1.Туннельная триангуляция
1) Туннель сооружается через стволы АВСДЕ. Сгущение триангуляции не предусматривается , т.е. пункты находятся непосредственно у стволов.
Рассчитаем какуюможно допустить СКО m2-4=mU ( в поперечном направлении к оси тоннеля) определения взаимного расположенияпунктов IIIX, находящихся на концах строящегося тоннеля.
m1-средняя квадратическая ошибка тоннельной триангуляции между смежнойпарой стволов.
Для всего ряда триангуляции
mUT = m1 
n
- m UT -это допустимое поперечное смещение конечного пункта триангуляции
(сдвиг)
-n-количество сбоек по трассе тоннеляn = L/l
-L - длина тоннеля
-l - среднее расстояние между стволами
тогда mUT = m 1 
L / l .
Ошибка mUT представляет собой поперечный сдвиг ряда триангуляции.
Подставим значение m1 из (2), получим среднийквадратический сдвиг триангуляции при сооружении туннеля через стволы :
mUT = 0.45m
L / l
2) при сооружении через порталы:
mUT = 0.6 * m = m / 
3
При сооружениикриволинейных тоннелей поперечные и продольные ошибки
необходимо принять одинаковыми: |
|
|
|
|
|
|
|
|
m T |
= mT = 0.45* m / |
|
|
* |
|
|
|
- через стволы. |
|
2 |
L / l |
||||||
U |
t |
|
|
|
|
|
|
|
Через порталы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m T = mT = 0.6 / |
|
* m |
|||||
|
2 |
|||||||
|
U |
t |
||||||
При сгущении тоннельной триангуляции ходами основной полигонометрии ошибканаземногообоснования будет слагаться из ошибок триангуляции и полигонометрии, т.е.
m1= 
mT2 + mП2
Принимая принцип равных влияний, получим :
mT=m1/ 
2
Т.е. полученные выше величины допусков должны быть уменьшены в 1.4 раза.
Таблица 1
|
Способ сооружениястволов, |
mTU |
|
|
|
|
|||
|
указание о сгущении геодезической |
|
|
|
|
||||
|
|
основы |
|
|
|
|
|
|
|
1. |
туннели |
сооружают |
через |
0.6 m |
|
|
|
|
|
|
порталы(без сгущения основы) |
|
|
|
|
|
|
||
2. |
туннели сооружают через порталы и |
0.6 m |
|
L |
|
||||
|
l |
||||||||
|
|
|
|||||||
|
боковые штольни (без сгущения) |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
3. |
туннели сооружают через порталы и |
0,4 m |
L |
||||||
|
l |
||||||||
|
боковые штольни при сгущении |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0,45m |
|
L |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
4. |
туннели |
сооружают через |
стволы |
|
l |
||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
Как известно, поперечный сдвиг конечной точки вытянутого года определяется формулой:
m П = m / ρ[S] |
|
n + 3 |
|
12 |
|||
U β |
|||
Для уравненного хода между двумя точками эта величина в два раза меньше:
m |
|
, |
|
|
|
[S] -длина полигонометрического хода; n -число сторон.
Отсюда можно найти mβ:
2* mп * ρ mβ = U +
[ S ] n 3 
12
m"β = 24* |
mп |
* ρ" |
= |
|
|
m |
1 |
* ρ" |
|
U |
|
|
|
|
|
||||
[ S ] * ( n + 3 ) |
|
|
|
|
|
||||
24 2 * [ S ] * ( n + 3 ) |
|||||||||
|
|
||||||||
Аналогичным образом могут выполнены расчеты для тоннельной полигонометрии линейно-угловых сетей. Целесообразно выполнять расчет с помощью ЭВМ.
3.8.3. Точность ориентирования подземной основы
Влияние ошибок ориентирования подземной основы на поперечный сдвиг конца хода можно вычислить по формуле:
m2=m3= mρO" * l1
-l1- длина хода от ствола до сбойки, то есть длина односторонней проходки.
-mo -ошибка ориентирования первой стороны подземного полигонометрического хода.
Следовательно, если l =1, то ξ = 17 мм, что в два три раза грубее, чем нивелирование 4 класса.
Следовательно, для обеспечения требуемой точности сбойки вполне достаточно выполнять нивелирование 4 класса, но для наблюдений за оседанием местности по трассе тоннеля строят 3 класс.
В соответствии с этим особых сложностей со сбойками по высоте не возникает.
3.9. ОРИЕНТИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ
ОСНОВЫ
3.9.1. Способы ориентирование
3.9.1.1. Магнитный способ
При магнитном способе применяется теодолит с зеркальной буссолью.
На поверхности около ствола на линии с известным дирекционным углом определяют склонение магнитной стрелки, опускаются с этим прибором в
шахту и определяют дирекционный угол стороны подземной полигонометрии с учетом определенного магнитного склонения. Затем снова определяют магнитное склонение. Такое ориентирование выполняют несколько раз.
Недостатком способа является трудность выбора точек без магнитных помех как на поверхности так и в подземных выработках.
3.9.1.2. Способ створа двух отвесов
Способ створа двух отвесов заключается в применении двух отвесов, опускаемых в ствол шахты. На поверхности их подвешивают в створе направления с известным дирекционным углом, например, I - II (рис.1).