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1、 1 基本原理与误差 平面控制点向下传递的联系测量的基本原理是 通过竖井悬挂两根钢丝 为了检核大多悬挂三 根钢丝 由井上近井点测定钢丝的距离和角 度 从而算得钢丝的坐标以及它们之间的方位 角 然后在井下 认为钢丝的坐标和方位角已 知 通过测量和计算得出地下导线起始边的坐 标和方位角 其中 坐标传递的误差将使地下 各导线点产生同一数值的位移 对隧道贯通的 影响是一个常数 而方位角传递的误差 将给 地下导线各边方向角带来同一误差值 该值对 隧道贯通的影响将随着导线长度的增加而增大 由此可见 隧道的施工测量对定向的精度具 有很高的要求 联系三角形 1 a b c a b c 投点及连接测量方法 O1
2、 O2 A B A B O1 O2 联系三角形3 一井定向 目的 将地面点坐标 和方位角传递到地下 联系三角形 2 2 施测方法 在隧道两端盾构井附近 尽可能在隧道轴线方向上 各布设一控制点 此处假设为A 和B A 和B 应为地 面控制点 并要求A B 两点相互通视 在盾构井 井口附近 尽量在隧道轴线的上方 设一强制对中 控制点JS 井上近井点 每次进行联系三角形定向 时 均通过A B 两点对近井点进行检测 在竖井 内悬挂3 根直径0 3 mm 的具有相当强度和韧性的钢 丝至井底 下端各挂以10 kg 左右的重锤 并置于 油桶中 如图1 所示 联系三角形 3 地面近井点端一根为O1 对面两根为
3、O2 和O3 定向角O2 JS O1 和O3 JS O1小于1 O1 与O2 和O1 与O3 之间的距离尽可能 大 边长JS O1 与O1 O2 和JS O1 与O1 O3 之比要小于1 5 3根钢丝与JS形成两个 狭长的直伸形三角形 在JS 的同一方向的 隧道内安置一强制对中点JX 井下 此点 也可以是地下导线点 JX 与3 根钢丝的关 系同JS 在隧道内设一导线点DX1 DX1 与JX 的距离不小于120 m 3 根钢丝的相 互位置关系及其与测站的位置关系严格按 照相关规范执行 待重锤稳定后 井上和 井下利用测角精度高于2 级的仪器同时 进行观测 井上以A 或B 为后视方向 井 下以DX1
4、为后视方向 方向观测采用全圆 法9 测回 联系三角形 4 边长测量不使用传统的钢尺量距 采用了新的测量方法 即在 钢丝上粘贴反射片 利用全站仪光电测距的方法来测量边长 钢丝间的距离利用对边测量方法得到 这种方法不但速度快 而且精度也较高 完全符合限差的要求 边长丈量各3 次 3 次互差小于1 mm 同一边井上和井下较差 小于2 mm 联系三角形 5 3 联系测量数据处理 3 1 联系三角形平差计算 联系测量三角形最有利的形状为直伸形如图2所示 和 应接 近于零 最大不能大于1 联系三角形 6 3 1 1三角形三边平差 联系三角形的三条边都需实测 因此在进行数据处理 前 应消除由于量测误差产生的
5、矛盾 在图2中 JS 是地面近井点 为所测的联系三角形的夹角 O1 与O2 为悬挂的钢丝 a b 和c 为用实际测量所得的3 条边 设d 为c 边的计算值 根据余弦定理 其表达 式为 由于 和 是接近于零的角 因此可以认为 d b a cos 1 将这两个值用于式 1 中并进行相应变换后 则有下式 联系三角形 7 联系三角形 8 3 1 2三角平差 用平差后的边计算 角 由正弦定理 根据a b c 求出三角形的另两个角 和 并对 值进行三角形内角和检 查 若有少量不符值 则将其平均分配于 中 消除不符值 联系三角形 9 3 2 导线推算 根据传递方向选择经过长边 b 小角 路 线的原则 把地面
6、控制网的方向角传递到 O1O2 上 对于地下联系三角形的3 条边应按照式 1 3 和 4 作同样的预处理 再将O1O2 上的 方向角通过1 O2 传递到隧道内起始边 上 由于挂了三根钢丝 推算时可以有左 右两条路线 对两条路线的结果进行平均 联系三角形 10 地下导线起始边方位角推算 B A A B O1 O2 O1 O2 B A 联系三角形 联系三角形平差步骤 b c a O1 O2 A 1 计算两吊垂线间距 2 检核计算 3 计算三角形边长改正数 4 计算 角和 角 5 求闭合差并进行改正 联系三角形 联系三角形的最有利形状 A O1 O2 b a 13 A O1 O2 1 两垂线之间距离
7、尽可能远 2 应为伸展形状 不能大于1 O1 O2 O1 O2 3 b a的数值应大约等于1 5 A a b 测距精度的影响 测角精度的影响 联系三角形的最有利形状 联系三角形的最有利形状 b c O1 O2 A b c a 15 O1 O2 4 传递方向应经过小角 B A A B 路线对应的角度 1 2 3 4 联系三角形的最有利形状 联系三角形测量是一种比较有效的竖井定位定向方法 其中测 角误差是影响方位传递精度的重要因素 为使定向的效果更佳 联系三角形角度布设得越小越好 联系三角形边长比例也越 小越好 尽量布设成直伸三角形 注意事项 A 距离测量时采用在钢丝上贴反射片 利用对边测量方法测
8、量 距离 这对贴片测距的精度需要进行验证 在测量之前 利用 贴片测距和标准基线尺长度进行了对比验证 如果测距的较差 均在1 mm之内 说明此方法是可行的 另外 对边测量是仪 器内设的功能 这对于距离就无法进行仪器的加常数改正 由 于联系三角形为直伸形 几乎接近直线 所以加常数几乎可以 抵消 联系三角形 17 B 由于直伸形三角形 其 角度很小 只有几十分 这对于计 算钢丝间距离的公式 3 中的第三项的影响 可能只有零点几 毫米 左右 几乎可以忽略 那么如果 角的测量中有几秒的粗差 的话这一项的变化就更微小 那就根本就无法检测到粗差 因 此 对 角的观测要精确 C 根据联系测量自身的特点 其吊锤
9、摆臂长 摆动的速度慢 摆动周期用时也长 特别是吊锤摆动将近静止时 摆幅很小 摆动的速度特别慢 在左 右摆动的顶点会有一个停顿 这样 会造成一个隐形稳定 那么在井下观测的时候很有可能造成某 个方向有几秒的偏差 假设在观测中JX O2 方向处加入了4 秒的粗差 三角形平差计算仍完全符合限差 但是两条路线结 果互差就会变大 4 粗差经过角 又被放大了 如果没有悬 挂三根钢丝那么无法进行检核 而一旦悬挂三根钢丝进行观测 对左右路线结果进行平均后便可以使粗差减小 因此悬挂三 根钢丝组成两条不同推算路线是必要的 联系三角形 18 D 三边改正数v a vb vc并不一定是死套公式va d 3 vb d 3
10、 vc d 3 而应是三角形中最大边之改正 数v大改 d 3 其余两个短边改正数v短改 d 3 E 定向时 图形条件的选择宜尽量使两个锐角小 F 在进行三角形联系测量数据处理时 要先进行边长平差 然 后再进行角度平差计算 如果 过程反过来 利用测边先进行 角度计算 分配 然后利用平差的角度再进行边长计算 分配 则精度会降低 似条件平差方法 对边长进行较严密计 算 对简易平差计算进行检核 G 测边时测定温度和气压 现场输入全站仪进行气象改正 仪器 的加乘常数也同时自动改正 不论什么方法 由于三角形的边长较短 很小的边长误差都可 能引起较大的角度误差 因此 对边长的计算和测量过程 边 长要求精确到
11、0 01mm 联系三角形 19 三角形联系测量优缺点 其优点是运用普遍 精确度高 但缺点也比较 突出 就是对钢丝稳定度要求高 观测繁琐 时 间长 计算量大 而且对现场施工影响较大 施 作时要求竖井上下的工作面必须停止工作 20 1 新方法的测量原理 竖井联系测量新方法的测量原理是 在进行联系测量 之前 首先按照三等导线测量精度 将竖井附近的地面 控制点坐标 引测到井口附近 埋设两个近井点A A 如图A所示 利用全站仪在已知地面控制点上测量A A 的坐标 在竖井内悬吊两根吊锤线O1 O2 吊 锤线O1 O2 的间距尽可能地大 在吊锤线上 下部 固定塑料反射片 然后 全站仪分别架设在近井点A A
12、上 采用双测站极坐标测量的方法 测量后视边到 O1 O2 的角度以及测站到O1 O2 的距离 此时的距 离测量全部为全站仪对反射片的直接测距 再利用双 测站极坐标的测量原理 可计算出吊锤线O1 O2 在地 面坐标系统中的坐标值 O1 O2 的坐标计算公式为 联系三角形竖井联系测量的新方法 或改进方法 21 图 A 竖 井 联 系 测 量 新 方 法 剖 面 示 意 联系三角形竖井联系测量的新方法 或改进方法 22 联系三角形竖井联系测量的新方法 或改进方法 23 如图B所示 获得吊锤线的地面坐标后 分别在井下布设的导 线点B B 上架设仪器 按地面上相同的测量精度 测量测 站到O1 O2的角度
13、 以及测站到O1 O2的距离S1 S2 井下 的距离测量也全部为全站仪对反射片直接测距 由于吊锤线 O1 O2的坐标值已求得 故可反算出O1 O2的平距S3 通过 上述观测角及观测平距 利用正弦定理 可求得图B中的 进 而可求得B B 两点在地面坐标系统中的坐标值 联系三角形竖井联系测量的新方法 或改进方法 图B 井下导线点与吊锤线的联系测量原理示意 24 这一过程的测量计算原理为 联系三角形竖井联系测量的新方法 或改进方法 25 同理 通过吊锤线O1 O2 坐标 同样可求得B 点的地面坐 标xB yB 实际上在三角形O1O2B 中 O1 O2点的坐 标是已知的 根据观测值S1 S2和 在计算
14、B 点的坐标时 有一 个多余观测 因此也可以采用间接平差的方法 计算和评定B 点的坐标和精度 同样B 点坐标的计算也可采用间接平差的 方法 有了B B 两点的坐标 就可求出井下导线起始边的坐标方位 角 这样 就将吊锤线O1 O2 的坐标和方位角传递到地下B B 点和边BB 上了 也就是将地面控制网中的坐标 方向 经由竖井传递到地下了 联系三角形竖井联系测量的新方法 或改进方法 26 新方法的精度分析 具体的分析计算过程略 结论 井上和井下采用塑料反射片测距 井上采用双测站极坐标法计 算吊锤线坐标 井下采用边角后方交会计算导线点坐标和起算 边方位角的竖井联系测量新方法 相对于传统联系三角形法而 言 具有定向精度高 测量原理明了 测量效率高 占用井筒时间 短和操作简单快捷等优点 注意事项 1 改进方法三角形的布设要求和传统三角形联系测量要求相 同 2 地面近井点与吊锤线之间的距离不宜过长 3 为了提高定向的精度 地下导线起始边的距离应尽可能的大 改进方法和直接利用两投点连线作为方位起算边 超短边 有 本质的区别 联系三角形竖井联系测量的新方法 或改进方法 27 此课件下载可自行编辑修改 供参考 感谢您的支持 我们努力做得更好 28
