Геометричне нівелювання, нівелірний хід 1
Перелік лабораторних робіт
1-2. Вивчення високоточних, точних і технічних нівелірів. Цифрові нівеліри. нівелірні рейки
В процесі виконання роботи студенти вивчають пристрій точних і технічних нівелірів різних фірм, різної конструкції, різної точності, їх основні частини, нівелірні рейки, вчаться встановлювати прилад в робоче положення, брати відліки по нівелірних рейок різних типів, вивчають геометричні схеми приладів, виконують перевірки, навчаються виконувати юстирування приладів. Здають на перевірку попереднє і отримують наступне домашнє контрольне завдання.
3. Вивчення технології виконання технічного нівелювання
У процесі роботи студенти вивчають методику і послідовність дій при виконанні технічного нівелювання. Кожна бригада студентів з двох чоловік прокладає в лабораторії нівелірний хід з двох-трьох станцій між двома реперами, використовуючи спеціальний стенд, обробляє журнал вимірювань. Здають на перевірку попереднє і отримують наступне домашнє контрольне завдання. Отримують завдання на четверту розрахунково-графічну роботу.
Текстовий матеріал лекції:
Рельєф місцевості - це сукупність нерівностей поверхні землі; він є однією з найважливіших характеристик місцевості. Знати рельєф - значить знати позначки всіх точок місцевості. Відмітка точки - це чисельне значення її висоти над рівної поверхнею, прийнятої за початок рахунку висот. Позначку будь-якої точки місцевості можна визначити по топографічній карті, проте, точність такого визначення буде невисокою.
Позначку точки на місцевості визначають за перевищення цієї точки відносно іншої точки, позначка якої відома. Процес вимірювання перевищення однієї точки відносно іншої називається нівелюванням. Початковою точкою рахунку висот в нашій країні є нуль Кронштадтського футштока (горизонтальна риса на мідній пластині, прикріпленій до встою одного з мостів Кронштадта). Від цього нуля йдуть ходи нівелювання, пункти яких мають позначки в Балтійській системі висот. Потім від цих пунктів з відомими відмітками прокладають нові нівелірні ходи і так далі, поки не вийде досить густа мережа, кожна точка якої має відому позначку. Ця мережа називається державною мережею нівелювання; вона покриває всю територію країни.
Відмітки всіх пунктів нівелірних мереж зібрані в списки - "Каталоги висот". Ці списки безперервно поповнюються, видаються нові каталоги за новими нівелірних ходів. Для знаходження позначки будь-якої точки місцевості в Балтійській системі висот потрібно виміряти її перевищення щодо будь-якого пункту, відмітка якого відома і є в каталозі. Іноді позначки точок визначають в умовній системі висот, якщо поблизу немає пунктів державної нівелірної мережі. Внаслідок того, що вимір перевищень виконують різними приладами і різними способами, розрізняють:
1) геометричне нівелювання (нівелювання горизонтальним променем)
2) тригонометричні нівелювання (нівелювання похилим променем)
3) барометричний нівелювання
4) гідростатичний нівелювання і деякі ін.
Геометричне нівелювання або нівелювання горизонтальним променем виконують спеціальним геодезичним приладом - нівеліром; відмінна риса нівеліра полягає в тому, що візирна лінія труби під час роботи наводиться в горизонтальне положення.
Розрізняють два види геометричного нівелювання:
1) нівелювання з середини
2) нівелювання вперед.
При нівелюванні з середини нівелір встановлюють посередині між точками А і В, а на точках А і В ставлять рейки з розподілами (рис. 1 4.29). При русі від точки A до точки B рейка в точці А називається задній, рейка в точці В - передній. Спочатку наводять трубу на задню рейку і беруть відлік a. потім наводять трубу на передню рейку і беруть відлік b. Перевищення точки B щодо точки А отримують за формулою:
Якщо a> b, перевищення позитивне, якщо a
Hв = Hа + h. (2 4.50)
Рис.1 4.29 - Нівелювання з середини Рис.2 4.30- Нівелювання вперед
Висота візирного променя над рівнем моря називається горизонтом приладу і позначається Hг:
При нівелюванні вперед нівелір встановлюють над точкою А так, щоб окуляр труби був на одній прямовисній лінії з точкою. На точку У ставлять рейку. Вимірюють висоту нівеліра i над точкою А і беруть відлік b по рейці (рис.2 4.30- Нівелювання вперед). Перевищення h підраховують за формулою:
Позначку точки B можна обчислити через перевищення за формулою (2 4.50) або через горизонт приладу: Hв = Hг - b.
Якщо точки А і В знаходяться на великій відстані одна від одної і перевищення між ними не можна виміряти з однієї установки нівеліра, то на лінії AB намічають проміжні точки 1, 2, 3 і т.д. і вимірюють перевищення по частинах (ріс.34.31 - Проміжні точки при нівелюванні).
Рис.3 4.31 - Проміжні точки при нівелюванні
На першій ділянці A-1 беруть відліки по задній рейці - a1 і по передній - b1. Потім переносять нівелір в середину другої ділянки, а рейку з точки A переносять в точку 2; беруть відліки по рейках: по задній - a2 і по передній - b2. Ці дії повторюють до кінця лінії AB. Точки, що дозволяють зв'язати горизонти приладу на сусідніх установках нівеліра, називаються сполучними; на цих точках відліки беруть двічі - спочатку по передній рейці, а потім по задній.
Перевищення на кожній установці нівеліра, званої станцією. обчислюють за формулою (1 4.49), а перевищення між точками A і B дорівнюватиме:
Відмітка точки B вийде за формулою:
При послідовному нівелюванні виходить нівелірний хід.
Нівелірнийход - геодезичний хід, що прокладається способом геометричного нівелювання за допомогою нівеліра. Служить для визначення висот знаків нівелювання (реперів). Створюється шляхом вимірювання перевищень між точками.
Нівелірні ходи служать висотною основою знімальних робіт, розбивочних робіт, виконавчих зйомок будівельно-монтажних робіт. У будівництві нівелірні ходи прокладаються або технічним нівелюванням із застосуванням нівелірів Н-3 або Н-10 і рейок РН-3 або РН-10, або нівелюванням IV класу нівелірами Н-3 і рейками РН-3. Методика нівелювання практично однакова.
Державна нівелірна мережу в залежності від точності поділяється класи: I, II, III і IV.
Нівелірна мережу I класу будується окремими лініями, які прокладаються переважно вздовж залізниць. Вона забезпечує територію держави єдиною системою висот. При нівелюванні мережі I класу використовують нівеліри високої точності. Такі геодезичні прилади можуть бути забезпечені мікрометрів з ціною поділки 0,05 мм.
Нівелірна мережу II класу, спираючись на пункти мереж нівелювання I класу, прокладається, як правило, по залізних, шосейних і іншим поліпшеним дорогам у вигляді полігонів з периметром 500-600 км. При виконанні геодезичних вимірювань такої точності використовують високоточні нівеліри і штрихові рейки з инварной смугою.
Нівелірна мережу III класу будується всередині полігонів нівелювання I і II класів, як окремими лініями, так і системами ходів з вузловими точками. При цьому полігон II класу ділиться на 6-9 полігонів III класу з периметрами 150-200 км кожен. Для отримання пунктів нівелювання такого класу застосовують точний рівень нівеліри. Рейки застосовують триметрові шашкові двосторонні з сантиметровими поділками.
Побудова нівелірних ходів IV класу здійснюється окремими лініями на вихідні пункти, або системами ходів з вузловими точками. Пункти нівелювання IV класу служать безпосереднім обгрунтуванням топографічних зйомок і основою для різного роду будівництва.
Рис.4 - Схеми нівелірних ходів
Нівелірні ходи, як і теодолітні, будуються у вигляді полігонів (замкнутих ходів) або у вигляді розімкнутих ходів, що спираються на репери на початку і кінці ходу. Вони можуть прокладатися автономно або поєднуватися з точками теодолітних ходів. В останньому випадку вони називаються теодолітно -нівелірнимі ходами.