Нивелирование поверхности по квадратам

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Институт Архитектуры и Строительства

Маркшейдерское дело и геодезия

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине Геодезия 1.006.00.00 - ПЗ

Нивелирование поверхности по квадратам

Иркутск 2017 г.



Введение

Геодезия является наукой, связанной с хозяйственным освоением земли. Возникла она как результат практической деятельности человека по установлению границ земельных участков, строительству оросительных каналов, осушению земель. Существуют различные геодезические работы, необходимые при строительстве разных объектов, одной из которых является нивелирование.

Необходимость в нивелировании возникает при всех инженерно-строительных работах. Нивелирные работы сопровождают все стадии изысканий, проектирования и строительства, производятся при эксплуатации дорог и искусственных сооружений для контроля профиля пути и других целей.

В этой работе будет рассмотрено площадное нивелирование (нивелирование по квадратам). Задачей нивелирования поверхности по квадратам является составление крупномасштабного топографического плана местности. Размеры квадратов в зависимости от сложности рельефа могут быть от нескольких десятков до сотен метров. Если сторона квадрата менее 100 м с одной станции снимают серию вершин квадратов. Одновременно выполняют съемку ситуации.



1. Нивелирование

Нивелирование - процесс геодезических измерений для определения превышения точек одной над другой и высот точек над уровнем моря.

1.1 Виды нивелирования

Различают: геометрическое, тригонометрическое, барометрическое, гидростатическое, радиолокационное.

Геометрическое нивелирование - нивелирование с помощью горизонтального луча (а и b - отсчеты по рейке, i - высота нивелира).

Тригонометрическое нивелирование - определение превышения с помощью наклонного луча визирования.

Барометрическое нивелирование - определение превышений по разностям атмосферного давления (используется барометр).

Гидростатическое нивелирование - нивелирование, для определения превышений по разности уровня жидкости в сообщающихся сосудах.

Радиолокационное нивелирование - нивелирование с использование различных радиовысотомеров и эхолотов, установленных на воздушных или водных судах (измеряется время прохождения электромагнитных волн от прибора до поверхности земли и обратно).

1.2 Нивелир

Нивелир (см. рисунок 1) - геодезический инструмент для измерения превышений точек земной поверхности.



Рисунок 1. Устройство нивелира

1 - окуляр; 2 - корпус трубы; 3 - механический визир; 4 - объектив; 5 - головка трубы; 6 - наводящий винт; 7 - установочный уровень; 8 - исправительный винт установочного уровня; 9 - элевационный винт



2. Площадное нивелирование

Нивелирование поверхности - съемка в равнинной местности, которая заключается в определении высот точек с целью организации рельефа.

Способы нивелирования поверхности:

1. По параллельным линиям или по поперечникам - заключается в проложении нескольких параллельных теодолитно-нивелирных ходов, от которых в обе стороны разбиваются перпендикулярные им ходы - выбирается в зависимости от масштаба плана.

2. По готовому плану - применяется при наличии контурной съемке крупного масштаба и заключается в определении высот точек хорошо опознаваемых на плане и на местности.

3. Нивелирование по квадратам - заключается в определении отметок вершин углов квадратов построенных на местности с помощью теодолита и рулетки.

В данном случае рассмотрено нивелирование по квадратам.

Существует два способа нивелирования по квадратам:

С одной станции,

С нескольких станций.

Первый способ применяется в том случае, если разность высот в пределах участка съемки не превышает 2,5-3 м наибольшая длина сторон прямоугольного контура сети квадратов составляет не более 300 м.

При нивелировании с одной станции нивелир устанавливают в точке, расположенной примерно на середине снимаемого участка, и с помощью трубы нивелира производят отсчеты по рейке, устанавливаемой последовательно во всех точках сети квадратов.

Результаты отсчетов на рейке каждый раз записывают в журнал нивелирования или непосредственно на схеме разбивки сети квадратов, составленной на бумаге.

Второй способ применяется в том случае, если с одной станции невозможно выполнить нивелирование площади, тогда ее нивелируют с нескольких станций I, II, III. При этом расположение станций выбирается так, чтобы между связующими точками 4а, 3г и2б образовался сомкнутый нивелирный ход.(см. Приложение А)

Обработка нивелировки в этом случае начинается с вычисления отметок связующих точек и их увязки. По увязанным отметкам вычисляется окончательное значение горизонта инструмента на каждой станции и производится подсчет отметок всех точек в пределах данной станции.

2.1 Камеральная обработка результатов площадного нивелирования строительной площадки

На участке местности со слабо выраженным рельефом произведено, геометрическое нивелирование по квадратам для планирования участка под горизонтальную площадку.

2.1.1 Обработка журналов нивелирования

Обработку журналов нивелирования (см. Таблица 1) начинают с проверки всех записей и вычислений, выполненных в полевых условиях.

а) Вычисляют превышения по черной и красной сторонам реек по формуле 1:

h_ч = а_ч--b_ч ;h_кр = а_кр--b_кр, (1)

при этом расхождения в превышениях с учетом разности пяток пары реек не должны превышать 10 мм.

За окончательное значение превышения принимается среднее по формуле 2:



h_ср= (h_x+h_кр)/2 (2)

На каждой странице журнала выполняют постраничный контроль. Он заключается в подсчете сумм отсчетов на связующие точки по задней (Уа) и передней (Уb) рейкам, а также сумм превышений по черной и красной сторонам реек и средних превышений на станциях; при этом должно соблюдаться равенство 3:

(Уа - Уb)/2 = Уh / 2 = Уh _ср (3)

б) Далее определяют высотную невязку хода по формуле 4:

f_h= Уh_ср (4)

Полученную высотную невязку сравнивают с допустимой по формуле 5:

f_h? f_{h доп} (5)

где f_{h доп} = 50ммvL или f_{h доп} = 10 мм vn (L - длина хода, км; n - число станций в ходе).

Если невязка не превышает допустимой величины, то ее разбрасывают с обратным знаком поровну на все средние превышения хода д_h = - f_h / n. При этом сумма поправок должна равняться невязке с обратным знаком, то есть Уд_h = - f_h

Вычисляют исправленные превышения по формуле 6:

h_{испр i} = h_{i +} д_i (6)



По исправленным превышениям вычисляют отметки связующих точек по формуле 7:

Н_i= H_i-1 + h_{i испр} (7)

где H_i-1-- отметка предыдущей точки хода.

Контролем правильности вычисления отметок связующих точек является соблюдение условия

H_кон = H_нач + Уh_исп (8)

Далее вычисляют отметки промежуточных точек через горизонт инструмента ГИ. Для этого на станции дважды вычисляют ГИ относительно задней и передней связующих точек и из двух его значений берут среднее по формуле 9:

ГИ' = Н_з+а_ч; ГИ'' = Н_з+b_ч; Г_Иср = (ГИ' + ГИ'')/2 (9)

где Н₃, Н_п- отметки задней и передней связующих точек;

а_ч, в_ч- отсчеты по черной стороне реек, установленных на задней и передней связующих точках.

Отметки промежуточных точек получают вычитанием отсчетов по черной стороне рейки, установленной на соответствующей промежуточной точке, из отметки ГИ по формуле 10:

Н _пром = ГИ - с_пром (10)

Таблица 1. Журнал площадного нивелирования

№ стан-ций	№ пике-тов	Отсчеты по рейке, мм	Превышения, мм	ГИ, м	Н, м
		задний а	передний b	промеж. c	вычисленные hвыч	средние hср	исправленные hиспр
					+	-	+	-	+	-
1	4а	1434										267,210
		6154
	5а			0645								267,969
	5б			1447								267,167
	4б			1423								267,191
	5в			2195								266,419
	4в			1507	60		61,5		60,7		268,614	267,107
	3в			0430	63							268,184
	5г			2608								266,006
	4г			1945								266,669
	5д			2908								265,706
	4д			2377								266,237
	3г		1374									267,271
			6091
2	3г	1637										267,271
		6357
	3д			2117								267,048
	2д			1834								257,331
	1д			1681		515		516		516,8	269,165	267,484
	1г			1860		517						267,305
	2г			1217								267,948
	1в			2248								266,917
	2в			1426								267,739
	2б		2152									266,754
			6874
3	2б	1731										266,754
		6451
	1б			2349								265,908
	3б			1296	456		457		456,2		268,257	266,961
	1а			2986	458							265,271
	2а			2650								265,607
	3а			2095								266,162
	4а		1275									267,210
			5993
Постраничный контроль	У=23764	У=23759		У=1037	У=1032	Уhср = 2,5	Уhиспр= 0
			Уh выч = 5

2.1.2 Построение схемы нивелирования

На чертежной бумаге по нивелирному журналу в масштабе 1:500 составляют схему нивелирования. На схему наносят положение станций, а также показывают какие связующие и промежуточные точки с них снимались (см. рисунок 2).

Рисунок 2. Схема замкнутого нивелирного хода

Моя схема замкнутого нивелирования представлена в Приложении А.

2.1.3 Построение плана поверхности

На чертежной бумаге в масштабе 1:500 строят сеть квадратов со сторонами 20х20 м. На эту схему переносят отметки вершин из журнала нивелирования. Проводят горизонтали через 0,25 м, определяя их положение методом интерполирования на сторонах и диагоналях квадратов аналитически или графически с помощью палетки. (см. рисунок 3).



Рисунок 3. План поверхности

Интерполирование горизонталей состоит в нахождении места, где искомая горизонталь пересекает линию между точками с известными высотами.

При этом имеется ввиду, что линия профиля между этими точками является прямой, то есть уклон линии на каждом ее отрезке не изменяется.

При рисовке горизонталей на планах используют следующие способы интерполяции:

1. Визуально. Допустим, что на плане имеются три соседние точки с известными высотами и необходимо провести горизонтали с определенной высотой сечения рельефа. Положение этих линий примерно определяется на глаз. (см. рисунок 4)

Рисунок 4. Интерполирование горизонталей визуальным способом



2. Аналитический. Этот способ предусматривает определение расстояния до горизонталей из прямо пропорциональной зависимости между превышением и горизонтальным проложением между соседними точками с известными высотами. (см. рисунок 5)

Рисунок 5. Аналитический способ интерполирования»

3. Графический способ. Способ с использованием палетки (прозрачный лист бумаги или пластика с нанесенным рядом параллельных линий (горизонталей) через определенное расстояние друг от друга). Палетку с подписанными отметками горизонталей поворачивают на плане, совмещают точки с отметками с горизонталями на палетке, продавливают карандашом их на план. (см. рисунок 6)



Рисунок 6. Графический способ интерполирования

2.2 Проектирование и разбивка горизонтальной площадки

Проектирование горизонтальной площадки проводится по результатам нивелирования участка поверхности при условии нулевого баланса земляных работ, т.е. при условии равенства объемов выемок и насыпей.

На миллиметровую бумагу с сеткой квадратов выписывают отметки вершин квадратов(синим цветом). Переносят на картограмму проектную отметку(красным цветом) планируемой горизонтальной площадки, которую вычисляют по формуле 11:

Н_п = , (11)

где n - число квадратов;

H₁ - сумма отметок вершин, входящих в один квадрат;

H₂ - сумма отметок вершин, общих для двух квадратов;

H₄ - сумма отметок вершин, общих для четырех квадратов.

Вычисляют рабочие отметки вершин квадратов по формуле 12.

h_рабi = Н_пр - Н_i (12)



Рабочие отметки (синим цветом) вершин квадратов переносят на картограмму земляных работ.

В квадратах, имеющих противоположные знаки рабочих отметок, определяют местоположение точек нулевых работ по формулам 13, 14.

(13)

(14)

где d -- расстояние между вершинами квадрата, внутри которого расположена точка нулевых работ;

h_раб1 и h_раб2-- рабочие отметки соседних точек квадрата

Контроль:x₁ + х₂ = d.

Полученные точки нулевых работ после соединения дают линию нулевых работ.(см. рисунок 7).

Рисунок 7. Картограмма земляных работ



Определяем средние рабочие отметки вершин каждой полученной фигуры и заносим в Таблицу.2. В эту же таблицу заносим посчитанные площади фигур S,м. Для каждой фигуры картограммы получаем объемы земляных работ

Объем земляных работ вычисляют методом четырехгранных или методом трехгранных призм соответственно по формулам 16, 17:

; (16)

, (17)

где - высоты призм;

S - площадь основания призмы.

Объем пятигранных призм в смешанных квадратах целесообразно вычислять как разность объемов четырехгранных и трехгранных призм:

V₅ = V₄ - V₃.

Ведомость вычисления объема земляных работ приведена в Таблице 2.

Таблица 2. Ведомость вычисления объема земляных работ

Насыпь	Выемка
Фигура	Площадь фигуры S,м2	Средняя рабочая отметка hср, м2	Объем V,м3	Фигура	Площадь фигуры S, м2	Средняя рабочая отметка hср, м2	Объем V,м3
1	400	-0,379	151,456	3	133,7	0,196	26,143
2	266, 3	-0,090	23,870	4	393,2	0,385	151,211
5	6,8	-0,034	0,230	6	400	0,851	340,444
8	199, 9	-0,097	19,479	7	200,1	0,222	44,45
9	398,8	-0,293	116,862	10	1,2	0,015	0,018
11	313,9	-0,309	95,985	12	86,1	0,112	9,661
13	98,6	-0,077	7,583	14	301,4	0,276	83,278
17	341,6	0,478	163,280	15	400	0,635	253,910
18	400	-0,780	311,956	16	58,4	0,074	4,330
19	400	-0,394	157,573	20	400	1,121	448,310
22	133,1	-0,245	32,545	21	266,9	0,288	76,760
24	395,9	-0,395	156,434	23	4,1	0,029	0,121
25	400	-0,512	204,623

Величина расхождения насыпи и выемки в процентах подсчитывается по формуле 18:

. (18)

Разница в объемах насыпи и выемки допустима до 5 %.

Для проведения земляных работ по вертикальной планировке площадки рабочие отметки выписывают со знаком плюс или минус на сторожках, забитых в землю в каждой вершине квадрата. Положительная рабочая отметка выражает высоту насыпи, а отрицательная - глубину выемки.



Заключение

В процессе выполнения задания был рассчитан журнал площадного нивелирования, найдены отметки вершин. Было выполнено построение плана поверхности аналитическим способом. Вычислены: проектная отметка, рабочие отметки, определение местоположения точек нулевых работ по формулам и проведение через них линии нулевых работ, и объем земляных работ. Посчитана величина расхождения насыпи и выемки равная 3,68%.

Согласно полученным результатам объем земляных работ имеет допустимую разницу в объёмах выемки и насыпи, следовательно, они верны.



Список использованных источников

1. Клюшин Е.Б. Инженерная геодезия /Е.Б. Клюшин, М.И., Киселев, Д.Ш. Михелев. - 4-е изд., испр. - М.: Академия, 2000. - 480 с.

2. Кулешов Д.А. Инженерная геодезия для строителей / Д.А. Кулешов, С.Е Стрельников. - М.: Недра, 1990. - 256 с.

3. Поклад Г.Г. Геодезия / Г.Г. Поклад, С.П. Гриднев. - М.: Академический проспект, 2007 - 592 с.

4. Маслов А.В. Геодезия / А.В. Маслов, А.В. Гордеев, Ю.Г. Батраков. - М.: КолосС, 2006. - 598 с.

5. Большаков В.Д. Справочник геодезиста: в 2 кн./ В.Д. Большаков, Г.П. Левчук. - М.: Недра, 1975. - 1056 с.



Приложение А

нивелирование топографический местность геодезический

Размещено на Allbest.ru

...