Составители: В. И. Пушкарев

Н. В. Рубцов

О. С. Колесатова

Методические указания и контрольные задания по инженерной геодезии для студентов строительных специальностей заочной формы обучения. Магнитогорск: МГТУ, 2004.

Рецензент В.Н. Хонякин

© Пушкарев В. И.

Рубцов Н. В.

Колесатова О. С., 2004

ВВЕДЕНИЕ

Маркшейдерские работы являются неотъемлемой частью технологического процесса добычи полезного ископаемого. Основной целью дисциплины "Маркшейдерское дело" является формирование знаний состава и технологии геодезических и маркшейдерских работ, обеспечивающих изыскания, проектирование, строительство и эксплуатацию месторождения полезного ископаемого, а также постановка перед соответствующими геодезическими службами конкретных задач.

Настоящая работа содержит программу по изучению тем дисциплины, контрольные задания и указания по их выполнению.

Контрольные работы с пояснительной запиской и рисунками предоставляются для рецензирования в установленные сроки.

ПРОГРАММА ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕМ КУРСА

Раздел 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Введение Предмет, задачи и содержание инженерной геодезии. Связь инженерной геодезии с другими дисциплинами.

Краткий очерк развития инженерной геодезии. Современные организационные формы геодезической службы на горном предприятии.[1; 2, § 1-3; 3, с. 5-15].

Сведения о фигуре земли. Системы координат, применяемые в геодезии. Ориентирование линий Основные понятия и сведения о форме и размерах Земли:

уровенная поверхность, геоид и земной эллипсоид. Эллипсоид Красовского и его параметры.

Определение положения точек на земной поверхности и применяющиеся для этого системы координат: геодезические, астрономические. Широта, долгота, высота. Понятие о зональной прямоугольной системе координат Гаусса-Крюгера.

Ориентирование направлений. Ориентирующие углы: азимут, румб, дирекционный угол, связь между ними.

Прямая и обратная геодезические задачи. Обработка результатов измерений в теодолитных ходах [1, § 4-8, 70; 2, §4-8, § 50; 3, §1-3, 46].

Топографические планы и карты Понятия о плане и карте. Масштабы: численный, линейный и поперечный. Точность масштаба. Рельеф земной поверхности и его изображение на топографических картах и планах. Высота сечения рельефа, заложение и уклон. Графики заложений. Условные знаки для изображения предметов и контуров местности. Задачи, решаемые по картам и планам при проектировании сооружений:

определение координат точек, длин линий, ориентирных углов, площадей участков, высот точек и крутизны ската; построение профиля линии местности, линии заданного уклона и границ водосборной площади [1, § 11-15; 2, § 11-16; 3, § 4-7; 4, § 1-8].

Общие сведения об измерениях и элементы математической обработки результатов геодезических измерений Методы измерений. Классификация погрешностей и методы ослабления их влияния. Понятие точности измерений. Оценка точности результатов непосредственных измерений. Обработка результатов многократных равноточных измерений одной величины.

Погрешности функций измеренных величин. Понятие о двойных измерениях. Понятие об обработке результатов неравноточных измерений. Допуски. Основные правила и средства вычислений [1, § 16-23; 2, § 17-23; 3, § 9-16; 4, § 9-14].

Раздел 2. ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И СЪЕМКИ Угловые измерения Принципы измерения горизонтального угла и угла наклона.

Приборы для измерения углов. Устройство, поверки и юстировка теодолитов. Способы измерения горизонтальных и вертикальных углов. Погрешности измерений, влияющие на точность измерения углов, и методы ослабления их влияния. Организация полевых измерений горизонтальных и вертикальных углов [1, § 24-36; 2, § 24Линейные измерения Мерные приборы, их компарирование. Измерение расстояний землемерными лентами и стальными мерными рулетками.

Оптические дальномеры. Нитяной дальномер, его теория, применение, точность. Понятие о светодальномерах. Источники погрешностей, влияющих на точность измерений землемерной лентой, и методы ослабления их влияния. Определение неприступных расстояний [1, § 37-46; 2, § 31-39; 3, § 26-33; 4, § 22-34].

Нивелирование (измерение превышений) Виды нивелирования: геометрическое, тригонометрическое, гидростатическое и др. Приборы для нивелирования.

Способы геометрического нивелирования. Нивелирные знаки. Основные типы нивелиров. Устройство и поверки нивелиров.

Источники погрешностей при геометрическом нивелировании. Порядок и состав работ при геометрическом нивелировании, нивелирование связующих и промежуточных точек; контроль измерений.

Классы нивелирования. Техническое нивелирование. Тригонометрическое нивелирование. Основные формулы и методика тригонометрического нивелирования [1, § 47-63; 2, § 40-55; 3, § 34-39; 4, § 35-46].

Назначение, принципы построения и классификация геодезических сетей. Государственная геодезическая сеть, геодезическая сеть сгущения, съемочная сеть. Методы определения планового положения точек: триангуляция, трилатерация, полигонометрия, геодезические засечки. Высотные сети. Технологическая последовательность создания геодезических сетей. Геодезические знаки и центры [1, § 64-73; 2, § 56-60; 3, § 45-47; 4, § 47-53].

Виды топографических съемок. Общая характеристика полевых и камеральных работ при различных методах съемки. Выбор масштаба съемки и высоты сечения рельефа.

Теодолитная (горизонтальная), тахеометрическая и мензульная съемки. Нивелирование поверхностей (вертикальная съемка) [1, § 74-84; 2, § 64-71; 3, § 48-55; 4, § 54-70].

Раздел 3. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ РАБОТ

ПО ГЕОДЕЗИЧЕСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ ИЗЫСКАНИЙ,

ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ

МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО.

Геодезические работы при инженерных изысканиях Задачи и состав инженерно-геодезических изысканий для строительства. Нормативные документы. Выбор метода, масштаба топографической съемки и высоты сечения рельефа в зависимости от стадии проектирования, вида сооружения и характера местности.

Маркшейдерские работы при изысканиях сооружений линейного типа. Камеральное и полевое трассирования. Инженерногеодезическое обеспечение других видов изысканий.

Перенесение на местность проектов Элементы инженерно-геодезического проектирования. Понятие о проекте производства геодезических работ (ППГР).

Создание геодезической разбивочной основы на строительной площадке. Строительные сетки, методы их создания, точность, закрепление на местности.

Плановые и высотные геодезические разбивочные работы:

построение в натуре элементов разбивочных работ, проектных углов, расстояний, проектных отметок и линий заданного уклона.

Построение в натуре проектных точек способами полярных и прямоугольных координат, угловых, линейных и створных засечек.

Разбивка основных и главных осей зданий и сооружений, требования к точности, знаки закрепления осей.

Геодезические расчеты при нанесении на профиль трассы проектной линии, составлении проекта вертикальной планировки.

Картограмма земляных работ. Перенесение в натуру проектов насыпей и выемок автомобильных дорог, каналов и т.д. [1, § 102Геодезическое обеспечение строительства наземных объектов.

Геодезические работы при сооружении котлованов и возведении фундаментов. Закрепление осей. Точность передачи отметок.

Геодезический контроль возведения и обеспечения строительства подземной части зданий (сооружений).

Построение плановой и высотной основ на исходном горизонте. Проектирование основных точек и передача отметок с исходного на монтажные горизонты. Построение опорной сети на монтажном горизонте.

Геодезические работы при монтаже и эксплуатации технологического оборудования инженерных сооружений: схемы опорных планово-высотных сетей, вынос в натуру монтажных и технологических осей. Специальные методы нивелирования.

Установка и контроль положения высотных сооружений по вертикали. Геодезический контроль строительно-монтажных работ.

Исполнительные съемки. Техника безопасности и охрана окружающей среды при выполнении инженерно-геодезических работ [1, § 114, 123-130; 2, § 87; 3, § 72-78; 4, § 79].

Основные сведения о наблюдениях за осадками Виды деформаций инженерных сооружений. Методы наблюдений за смещениями сооружений в плане и по высоте. Определение осадок, сдвигов и кренов. Закладка плановых и высотных знаков. Периодичность и точность наблюдений за осадками и деформациями сооружений и несущих конструкций в период строительства объекта и его эксплуатации [1, § 115-119, 131; 2, § 89-91; 3, § 79-83; 4, § 79].

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ РАБОТ ПРИ

СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Геодезическое обеспечение строительства зданий (сооружений) современных объемно-планировочных и конструктивных решений (каркасно-панельных, крупнопанельных, монолитных и др.) и монтажа подкрановых путей. Геодезический контроль точности монтажа конструктивных элементов.

Геодезические работы при технической эксплуатации зданий и сооружений. Контроль стабильности геометрического положения технологического оборудования, наблюдения за деформациями несущих конструкций зданий и горных сооружений. Исполнительные съемки [1, гл. 19, 20, 23; 3, § 84-89; 4, § 79].

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №

Контрольная работа состоит из четырех заданий: в первом задании необходимо ответить на вопросы; во втором - вычислить дирекционные углы и решить прямую геодезическую задачу; в третьем - составить топографический план; в четвертом - решить задачи по топографическому плану.

1. Зональная и условная системы плоских прямоугольных координат.

2. Ориентирование линий. Азимуты, румбы, дирекционные углы.

Задание состоит из двух задач, при решении которых следует руководствоваться указаниями к теме 2.

Задача 1. Вычислить дирекционные углы линий ВС и СД, если известны дирекционный угол АВ линии АВ и измеренные правые по ходу горизонтальные углы 1 и 2 (рис.1).

Исходный дирекционный угол АВ берется в соответствии с шифром студенческого билета и фамилией студента: число градусов равно двухзначному числу, состоящему из двух последних цифр шифра; число минут равно 30,2 плюс столько минут, сколько букв в фамилии студента.

Пример: Петренко 1496035; АВ = 35 38,2.

Правый угол при точке В (между сторонами АВ и ВС) Правый угол при точке С (между сторонами ВС и СД) Дирекционные углы вычисляют по правилу: дирекционный угол последующей стороны равен дирекционному углу предыдущей стороны плюс 180 и минус правый по ходу горизонтальный угол.

Следовательно, Примечание. Если при вычислении уменьшаемое меньше вычитаемого, то к уменьшаемому прибавляют 360. Если дирекционный угол получается больше 360, то из него вычитают 360.

Контролем правильности решения задачи служит разница между СД и АВ равная 10 32,8.

Рис. 1. К вычислению дирекционных углов сторон Задача 2. Вычислить координаты точки С (ХС; УС), если известны координаты точки В (ХВ; УВ), горизонтальное проложение dВС линии ВС и дирекционный угол ВС этой линии.

Координаты точки В и длина dВС являются одинаковыми для всех вариантов: ХВ=-14,02 м, УВ =+627,98 м, dВС =239,14 м. Дирекционный угол ВС следует взять из решения предыдущей задачи.

Координаты точки С определяются путем решения прямой геодезической задачи где Х ВС и У ВС - приращения координат, вычисляемые из соотношений:

Знаки приращений координат определяют в зависимости от знаков cos ВС и sin ВС или от названия румбов.

Пример. Дано: dВС 239,14 м; cos ВС 19 35. Выполнив вычисления, получаем Х ВС 225,31м; У ВС 80,15 м.

Координаты точки С получаем алгебраическим сложением координат точки В с приращениями по линии ВС.

Решение задачи непосредственно не контролируется. К ее решению надо подойти особенно внимательно, так как вычисленные координаты ХС и УС точки С будут использованы в следующем задании.

ЗАДАНИЕ 3. Составление топографического плана По данным полевых измерений составить и вычертить топографический план строительной площадки в масштабе 1:2000 с высотой сечения рельефа 1 м.

Работа состоит из следующих этапов: обработка ведомости вычисления координат вершин теодолитного хода; обработка тахеометрического журнала; построение топографического плана.

1. Для съемки участка местности между двумя пунктами полигонометрии ПП8 и ПП19 был проложен теодолитно-высотный ход. В нем измерены длины всех сторон (рис.2), а на каждой вершине хода - правый по ходу горизонтальный угол и углы наклона на предыдущую и последующую вершины. Результаты измерений горизонтальных углов приведены в графе 2 табл.1 и являются общими для всех вариантов, а в графе 6 табл.1 приведены вычисленные значения горизонтальных проложений, являющихся также общими для всех вариантов.

Рис. 2. Схема теодолитно-высотного хода съемочного обоснования 2. Известны координаты пунктов ПП8 и ПП19 (т.е. начальной и конечной точек хода):

ХПП19 принимается равным значению ХС, а УПП19 - значению УС, полученным при решении задачи 2 в задании 2. Известны также дирекционные углы: ПП7 - ПП8 = АВ (смотри задание 2, задача 1);

ПП19 - ПП20 принимается равным дирекционному углу СД, вычисленному в задаче 1.

3. Отметки пунктов ПП8 и ПП19 вычисляются из геометрического нивелирования. При выполнении задания значение отметки ПП8 следует принять условно: количество сотен метров равно единице, а количество десятков и единиц метров составляют две последние цифры шифра. В дробной части отметки ставятся те же цифры, что и в целой части.

Пример: Петренко 1496035; НПП8= 135,135.

Отметка ПП19 для всех вариантов принимается на 3,282 м больше отметки ПП8.

Ведомость вычисления координат вершин теодолитного хода Обработка ведомости вычисления координат вершин Увязка углов хода. Значение измеренных углов записывают в графу 2 ведомости вычисления координат (см. табл. 1). В графе 4 записывают исходный дирекционный угол ПП7 - ПП8 = Н (на верхней строчке) и конечный дирекционный угол ПП19 - ПП20 = К (на нижней строчке). Вычисляют сумму ПР измеренных углов хода.

Определяют теоретическую сумму углов где n - число вершин хода.

Находят угловую невязку f = ПР - Т.

Если невязка f не превышает допустимой величины, т.е.

fдоп = ± 1'n, то ее распределяют с обратным знаком поровну на все углы с округлением значений поправок до десятых долей минут. Исправленные углы записывают в графу 3 ведомости. Сумма исправленных углов должна равняться теоретической.

Вычисление дирекционных углов и румбов сторон хода. По исходному дирекционному углу Н и исправленным значениям углов хода вычисляют дирекционные углы всех остальных сторон Для контроля вычисления дирекционных углов вычисленное значение конечного дирекционного угла К должно совпасть с дирекционным углом ПП19 - ПП20.

Значение дирекционных углов записывают в графу 4 ведомости с точностью до десятых долей минут, а румбов - в графу 5.

Вычисление приращений координат. Приращения координат вычисляют по формулам:

Вычисленные значения приращений Х и У выписывают в графы 7 и 8 ведомости с точностью до сотых долей метра. Знаки приращений устанавливают в зависимости от знаков cos и sin, либо по названию румба. Затем складывают все вычисленные значения Х и У и находят практические (фактические) суммы приращений координат ХПР и УПР.

Нахождение абсолютной и относительной линейных невязок хода; увязка приращений координат. Сначала вычисляют невязки fХ и fУ в приращениях координат по осям Х и У:

где ХТ, УТ - теоретические суммы приращений координат, вычисляемые по разности абсцисс и ординат конечной ПП19 и начальной ПП8 точек хода:

Примечание. Координаты начальной и конечной точек хода предварительно записывают в графах 11 и 12 ведомости.

Абсолютную линейную невязку Р хода вычисляют по формуле Р f X2 f Y2 и записывают с точностью до сотых долей метра.

Относительная линейная невязка Р Р хода (Р - периметр хода) выражается простой дробью с единицей в числителе. Если относительная невязка окажется меньше допустимой (1/2000), то невязки fХ и fУ распределяют с обратным знаком на соответствующие приращения и пропорционально длинам сторон, записанным в графе 6, для чего вычисляют поправки где di - длины линий (горизонтальных проложений).

Значения поправок округляют до сотых долей метра и записывают в графах 7 и 8 ведомости над соответствующими приращениями. Суммы поправок по Х и У должны равняться невязкам fХ и fУ с противоположным знаком. Исправленные приращения записывают в графы 9 и 10; суммы исправленных приращений координат должны быть равны ХТ, УТ.

Вычисление координат вершин хода. Координаты вершин хода получают путем последовательного алгебраического сложения координат предыдущих вершин хода с соответствующими исправленными приращениями:

Контролем правильности вычислений являются известные координаты конечной точки ПП19 хода.

Обработка тахеометрического журнала [1, §61, 80; 2, § 21, 44, 62] В табл. 2 приведена часть журнала тахеометрической съемки, в котором студент должен обработать результаты измерений, выполненных на станции ПП19 (пикеты 18 - 22).

Вычисление места нуля вертикального круга и углов наклона. Из отсчетов по вертикальному кругу при "круге лево" (КЛ) и "круге право" (КП) на предыдущую и последующую станции дважды вычисляют место нуля (МО). Для оптического теодолита 2Т30, которым была выполнена тахеометрическая съемка, МО = (КЛ+КП)/2.

При наведении со станции ПП19 на точку теодолитного хода Значение места нуля для направления на ПП20 следует вычислить самостоятельно. Полученные два значения МО не должны различаться более чем на 2t (t - точность отсчетного устройства данного теодолита). Если условие выполнено, то вычисляют среднее значение МО для станции, округляя его до целых минут.

Углы наклона на реечные точки вычисляются по формуле КЛ МО и записываются в графе 6 табл. 2.

Вычисление горизонтальных проложений и превышений.

Вычисление горизонтальных проложений d от станций до реечных точек производят по значениям расстояний D' (см.табл. 2, графа 2), полученных по нитяному дальномеру:

Превышение h точек относительно станции вычисляют по формуле где i - высота инструмента на данной станции;

l - высота визирования (см. табл. 2, графа 9);

Если при визировании на точку труба наводилась на высоту, равную высоте инструмента (l = i), то h = h' и значение превышения из графы 8 без изменения переписывают в графу 10.

Результаты измерений, выполненных на станциях ПП8, 1, и 3, обработаны почти полностью, и для этих станций вместо журнала тахеометрической съемки приведена выписка из его граф 3, 7, 10, 11 и 12 (табл. 4). Данные в графах 1-4 табл. 4 общие для всех студентов, а отметки станций и реечных точек в графах 5, каждый студент находит самостоятельно.

Вычисление отметок станций. Вычисление отметок станций выполняют в табл. 3, где превышения между вершинами теодолитного хода заданы и являются общими для всех вариантов.

Отметки станций ПП8 и ПП19 заданы для каждого студента пунктом 3 настоящей работы.

В табл. 3 приведен пример расчета. Отметки станции вычислены последовательно от ПП8 по формулам:

Тахеометрический журнал Номера вершин хода Превышения h, м Отметки Н, м (станции) Контролем правильности вычислений является получение известной отметки станции ПП19, записанной ранее в графе 8.

Вычисление отметок реечных точек. Вычисленные отметки станций переписывают в графу 11 (табл. 2) или графу 5 (табл.

4) на одной строчке с номером той станции, к которой данная отметка относится.

Отметки реечных точек на каждой станции студент вычисляет самостоятельно путем алгебраического сложения отметки данной станции с соответствующим превышением. Полученные отметки записывают в графу 11 табл. 2 или в графу 6 табл. 4.

Построение топографического плана [4, §60, 63] Построение координатной сетки. Координатную сетку в виде квадратов со сторонами 10 см вычерчивают на листе чертежной бумаги размером не менее 40 x 40 см. Способы построения сетки квадратов подробно описаны в литературе [4, с. 226Если для построения сетки используется линейка Ф.В. Дробышева, то удобнее взять лист размерами не менее 60 x 60 см.

Необходимое количество квадратов сетки рассчитывают исходя из полученных значений координат вершин теодолитного хода (см. табл. 1, графы 11, 12).

Пример. Самая северная (имеющая наибольшее значение Х) и самая южная (имеющая наименьшее значение Х) точки имеют абсциссы ХСЕВ = + 230, 24 м + 230 м; Х ЮЖН.= - 355, 74 м - 356 м.

В масштабе плана (1 : 2000) стороне квадрата в 10 см на местности соответствует расстояние в 200 м.

Выписка из тахеометрического журнала (ХСЕВ - ХЮЖН) / 200 = (+ 230 - (- 356)) / 200 = 586/ 200 3.

Следовательно, необходимо построить три горизонтальных ряда квадратов. Аналогично определяют число вертикальных рядов квадратов по оси У.

Сетку вычерчивают остро отточенным карандашом. Построение координатной сетки необходимо тщательно проконтролировать: циркулем-измерителем сравнивают между собой диагонали квадратов. Расхождения в их длинах допускаются не более 0,2 мм;

если расхождения получаются больше, сетку строят заново.

Координатную сетку оцифровывают так, чтобы теодолитный ход размещался примерно в середине листа бумаги.

Построение теодолитного хода по координатам его вершин. Вершины хода наносят на план по их вычисленным координатам (см. табл. 1, графы 11, 12). Нанесение точек выполняют с помощью циркуля-измерителя и масштабной линейки следующим образом [4, с. 229].

Предположим, требуется нанести точку с координатами Х = -14,02 м и У = +627,98 м. Сначала выясняют, в каком из квадратов сетки должна лежать эта точка: по направлению Х точка должна находится между линиями сетки с абсциссами 0 и -200, по направлению У - между линиями сетки с ординатами +600 и + (рис. 3, а). От линии с абсциссой 0 по вертикальным сторонам этого квадрата откладывают вниз расстояние 14,02 м (рис. 3, б) и проводят линию, параллельную линии с абсциссой 0. Вдоль этой линии от вертикальной линии сетки с ординатой +600 откладывают вправо расстояние 627,98 - 600,00 = 27,98 м.

Рис. 3. Построение по координатам точек планового съемочного обоснования: а - оцифровка координатной сетки;

Полученную точку обозначают слабым наколом иглы циркуля-измерителя и обводят окружностью диаметром 1,5 мм; внутрь этой окружности никакие линии проводить нельзя. Рядом записывают в виде дроби: в числителе - номер точки, а в знаменателе отметку, с точностью до сотых долей метра, взятую из табл. 4.

Нанесение точек хода необходимо проконтролировать. Для контроля измеряют расстояния между нанесенными вершинами:

получившиеся на плане длины сторон хода должны отличатся от записанных в графе 6, табл. 1 не более чем на 0,2 мм в масштабе составляемого плана.

Последующие графические работы по составлению плана:

нанесение реечных точек, изображение ситуации и рельефа местности - каждый студент выполняет по одному из двух вариантов ("а" или "б").

Нанесение на план реечных точек. Реечные точки наносят на план с помощью циркуля-измерителя, масштабной линейки и транспортира. Данные для нанесения берут из тахеометрического журнала (см. табл. 2 и 4).

Вариант "а". Студенты, фамилии которых начинаются с букв А, Б, В...., К, наносят реечные точки 1-3а, 4-12, так как следует изобразить ситуацию и рельеф местности в пределах участка, ограниченного линией ПП8 - 11, рекой и шоссейной дорогой.

Вариант "б". Студенты, фамилии которых начинаются с букв Л, М, Н,..., Я, наносят реечные точки 1-3, 3а, 11-12, изображая ситуацию и рельеф в пределах участка, ограниченного линией ПП8 - 11, рекой, линией 17-19, грунтовой и шоссейной дорогами.

Приемы нанесения на план реечных точек описаны в учебной литературе [4, с. 248-249].

При съемке на станции ПП8 лимб теодолита был ориентирован по направлению на следующую станцию 1 (отсчет по горизонтальному кругу в направлении на станцию 1 равен 0° 00 (см.

табл. 4, графа 2)). С помощью транспортира по ходу часовой стрелки от направления ПП8 - 1 откладывают горизонтальные углы, измеренные при визировании на реечные точки 1, 2, 3, 3а и (рис. 4). Получив на плане направления на эти реечные точки, от станции ПП8 по ним откладывают в масштабе 1:2000 значения соответствующих горизонтальных проложений (см. табл. 4, графа 3).

При съемке со станции I, II, III и ПП19 лимб ориентировали по направлению на предыдущую (заднюю) станцию (рис. 5).

Нанесенную на план реечную точку обозначают слабым наколом иглы циркуля-измерителя и обводят окружностью диаметром 1,0 мм. Рядом карандашом подписывают в виде дроби номер точки и ее отметку с округлением до десятых долей метра.

Реечные точки 7, 10, 13-15, в которых были определены отметки уреза воды в реке, надо обвести окружностью диаметром 1,2 мм, указав отметки уреза воды с точностью до сотых долей метра.

Возле остальных реечных точек, взятых на линии уреза воды, подписывают только их номера.

Рис. 4. Построение на плане Рис. 5. Построение направленаправлений на реечные точки, ний на реечные точки, взятые зонтальному кругу: а - меньше Изображение ситуации на плане. Накладку ситуации производят в масштабе 1:2000 по абрисам съемки зданий (рис. 6) и абрисам тахеометрической съемки (рис. 7)). Вначале рекомендуется нанести здание, снятое способами перпендикуляров и линейных засечек.

При съемке участка были составлены абрисы (рис.6, 7).

Примечания: 1. Ширина проезжей части шоссе 12 м, ширина Рис. 7. Абрис тахеометрической съемки:

а - станция пп8; б - станция I; в - станция II; г - станция III - пп Вариант "а". Используется абрис съемки здания (см. рис.

6,а) и абрисы тахеометрической съемки (см. рис. 7,а,б и в). Шоссе наносится по реечным точкам 3а, 5 и 6, его ширина (22 м) в пределах участка съемки одинакова. Линия уреза воды в реке Ик проводится по реечным точкам 7, 10, 11 и 8, 12; ширина реки определяется взаимным положением точек 7 и 8, 11 и 12.

Вариант "б". Используется абрис съемки здания (см. рис.

6,б) и абрисы тахеометрической съемки (см. рис. 7,а, в и г). Шоссе и грунтовая дорога наносятся по реечным точкам 3а, 3, 20, 19, ширина шоссе (22 м) и грунтовой дороги (6 м) в пределах участка съемки сохраняются постоянными. Линия уреза воды в реке Ик проводится по реечным точкам 11, 13, 14, 15, 17 и 12, 16; ширина реки определяется взаимным положением точек 11 и 12, 16 и 17.

Рисовка рельефа на плане. По отметкам станций и реечных точек на плане проводят горизонтали с сечением рельефа через 1 м. Следы горизонталей следует отыскивать графической интерполяцией; ее выполняют только между точками, которые в абрисах тахеометрической съемки (рис. 7,а,б и в - по варианту "а" или рис. 7,а,в и г - по варианту "б") соединены стрелками. Соединение каких-либо двух точек в абрисе стрелкой говорит о том, что местность между ними имеет один скат (без перегибов), направление по которому и указывает стрелка. Приступая к изображению рельефа, точки на плане соединяют карандашом тонкими вспомогательными линиями. Интерполяция по намеченным линиям может производиться любым из способов, описанных в литературе [4, с. 249-250].

Найденные интерполяцией следы одноименных горизонталей соединяют плавными кривыми и таким образом получают горизонтали. Отметки горизонталей, кратные 5 м, подписывают в их разрывах; при этом верх цифр должен быть обращен в сторону повышения ската местности. На некоторых горизонталях ставят берг-штрихи в характерных направлениях линии рельефа; бергштрих обязательно ставят на каждой замкнутой горизонтали.

Через контуры здания, шоссе и грунтовой дороги горизонтали не проводят.

Построение графика заложений. В нижней части плана строят график заложений для уклонов. Задаваясь уклонами 0,01;

0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07 и высотой сечения рельефа 1 м составляемого плана, вычисляют соответствующие им заложения.

Исходной формулой для вычисления является формула уклона где h - превышение (в нашем случае - высота сечения рельефа);

d - заложение.

По горизонтальной оси графика откладывают значения уклонов равными отрезками произвольной величины. На концах отложенных отрезков восставляют перпендикуляры, по которым откладывают в масштабе 1:2000 соответствующие уклонам вычисленные значения заложений. Через концы отложенных заложений проводят плавную кривую (рис. 8).

Рис.8. Образцы некоторых условных знаков для масштаба 1: Рис. 8 (Окончание). Образцы некоторых условных знаков Оформление топографического плана строительной площадки. Все контуры и рельеф, изображаемые на плане, вычерчивают тушью в соответствии с "Условными знаками..." [5]. При этом необходимо тщательно выдерживать очертания, размеры и порядок размещения значков, приведенных в "Условных знаках..."

для масштаба 1:2000. Все построения и надписи выполняют тонкими линиями карандашом. Вспомогательные построения на плане тушью не обводят.

При вычерчивании элементов рельефа горизонтали проводят толщиной 0,1 мм, а горизонтали с отметками, кратными 5 м, утолщают в 2,5 раза и подписывают в их разрывах.

При отсутствии книги "Условные знаки..." можно руководствоваться образцами условных знаков, приведенными на рис. 8.

С северной стороны участка подписывают значения У, а с западной – значения Х линий координатной сетки. В верхней части листа выполняют заглавную надпись, в нижней указывают численный масштаб плана, высоту сечения рельефа, систему высот и размещают график заложений для уклонов. Общее представление об оформлении плана дает рис.9 (построение выполнено по значениям координат, взятым произвольно).

Рис. 9. Образец оформления топографического плана ЗАДАНИЕ 4. Решение задач по топографическому плану.

Задача 1. Найти отметку точки А, взятой между двумя соседними горизонталями. Точка А намечается самим студентом между любыми двумя горизонталями. Найденную отметку подписывают на плане возле точки.

Задача 2. Определить уклон отрезка ВС, проведенного между соседними горизонталями. Отрезок проводится в любом месте плана так, чтобы его точки В и С лежали на двух соседних горизонталях. Найденное значение уклона подписывают вдоль отрезка.

Задача 3. От ПП8 к реечной точке 10 (для варианта "а") или от ПП19 к точке III (для варианта "б"), используя график заложений, провести кратчайшую ломаную линию так, чтобы ни на одном из ее отрезков уклон не превышал 0,02.

Ответы по задачам оформляются студентом на составленном плане; необходимые для этого построения выполняются в карандаше четко и аккуратно.

На рецензирование по работе в целом предоставляются:

1) ответы на контрольные вопросы;

2) решения задач по вычислению дирекционных углов и координат точек;

3) ведомость вычисления координат вершин теодолитного хода;

4) тахеометрический журнал;

5) ведомость вычисления отметок станций (вершин теодолитного хода);

6) план строительной площадки;

7) решения задач по топографическому плану строительной площадки.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №

Контрольная работа состоит из трех заданий: в первом задании необходимо ответить на вопросы; во втором - решить задачи по обработке результатов геометрического нивелирования; в третьем - составить профиль трассы.

1. Задачи и виды нивелирования. Сущность геометрического и тригонометрического нивелирования (тема 7).

2. Передача отметки на дно глубокого котлована и на высокую точку сооружения с помощью нивелира (тема 12).

3. Проектирование геодезической строительной сетки. Разбивка и закрепление осей сооружения (тема 11).

Ответы на вопросы сопровождать соответствующими рисунками.

ЗАДАНИЕ 2 [1, §48; 4, §43].

Задача 1. Дана отметка НА точки А. Вычислить отметку точки В через ее превышение над точкой А, если по нивелирным рейкам получены отсчеты:

Построить поясняющий схематический чертеж.

Отметкой точки А студент задается в зависимости от своего шифра студенческого билета (ее условно принимают равной отметке ПП8 в работе 1). Например, студент, имеющий шифр ПГС 1496229 - должен взять НА = 129,129 м.

Задача 2. Используя исходные данные предыдущей задачи, вычислить вторично отметку НВ точки В через горизонт инструмента. Построить поясняющий схематический чертеж.

ЗАДАНИЕ 3. Составление профиля трассы дороги По данным журнала геометрического нивелирования и пикетажного журнала построить продольный и поперечный профили участка трассы. Нанести на продольный профиль проектную линию. Работа состоит из следующих этапов: обработка пикетажного журнала; обработка журнала геометрического нивелирования; построение продольного профиля в масштабах (для горизонтальных расстояний 1:2000, вертикальных - 1:200); построение поперечного профиля в масштабе 1:200 (для горизонтальных и вертикальных расстояний); построение на продольном профиле проектной линии; оформление профилей.

1. Пикетажный журнал (рис. 10). В пикетажном журнале записан румб СВ: 48°50' (общий для всех студентов) первоначального направления трассы, указано значение первого (правого) угла поворота трассы: Уг. 1ПР = 35°45' (общий для всех вариантов). Величину второго (левого) угла поворота каждый студент получает индивидуально: к 50°20' (для всех) прибавляется столько градусов, сколько букв в фамилии студента.

2. Журнал геометрического нивелирования (табл. 5). Записанные в журнале отсчеты по нивелирным рейкам и вычисляемые по этим отсчетам значения превышений являются общими для всех студентов.

В графе 11 на верхней и нижней строчках записывают исходные денные - известные отметки реперов № 19 и 20, между которыми на местности был проложен нивелирный ход. Отметка репера №19 задается в соответствии с шифром студента: ее вычисляют так же, как отметку ПП8 или точки А. Например, у студента, имеющего шифр ТГСВ - 2996002, отметка репера №19 равна 102,102 м. Отметка репера №20 для всех вариантов берется на 2,101 м меньше отметки репера №19.

3. Данные для нанесения на продольный профиль проектной линии:

- на ПК 0 запроектирована насыпь высотой 0,50 м;

- на участке от ПК 0 до точки ПК1+ 80 уклон проектной линии i1 = - 0,020;

- на участке от точки ПК1+80 до ПК4 - горизонтальная площадка (i2 = 0,000);

- на последнем участке трассы от ПК4 до ПК5 уклон i=+ 0,015.

Проектирование на поперечном профиле не производилось.

Обработка пикетажного журнала.

1. По радиусу R2 = 100 м и величине второго угла поворота находят элементы второй кривой. Элементы горизонтальной круговой кривой (тангенс Т, кривую К, биссектрису Б и домер Д) вычисляют по формулам, приведенными в учебнике [1, §103].

Элементы второй кривой записывают в пикетажном журнале слева от трассы против вершины второго угла.

2. Рассчитывают пикетажные значения начала (НК) и конца (КК) обеих кривых с обязательным контролем вычислений [1, §103;

4, §73]. Расчет следует произвести в пикетажном журнале справа от трассы, условно проведенной в виде прямой. На рис. 10 приведен одинаковый для всех студентов расчет первой кривой. По результатам расчетов главные точки (НК и КК) кривых следует нанести на трассу, обозначив их окружностями диаметром 1,0 мм.

3. По румбу первоначального направления и углам поворота трассы вычисляют румбы остальных прямых отрезков (вставок) трассы. Сначала вычисляют дирекционные углы по правилу: если трасса поворачивает вправо, то дирекционный угол последующей прямой вставки равен дирекционному углу предыдущей прямой плюс угол поворота трассы; если она поворачивает влево, то минус угол поворота. Расчет должен сопровождаться схематическим чертежом трассы в плане.

Вычисленные значения дирекционных углов переводят в румбы, которые записывают в пикетажном журнале вдоль стрелок, указывающих повороты трассы. На рис. 10 записан вычисленный румб СВ: 84°35' второй вставки.

Обработка журнала геометрического нивелирования Отметки связующих точек вычисляют через превышения, отметки промежуточных точек - через горизонт инструмента. В качестве примера в журнале (см. табл. 5) выполнена обработка результатов нивелирования на первых трех станциях.

1. Вычисляют превышения между связующими точками: превышение равно разности заднего отсчета а (графа 3, табл. 5) и переднего в (графа 4, табл. 5) ("взгляд" назад минус "взгляд" вперед), т.е. h a b. Превышения вычисляют по черной (аЧ и вЧ) и по красной (аК и вК) сторонам реек. Таким образом, находят два значения h : h Ч и h К, между которыми допускается расхождение не более ±5 мм. Записав вычисленные значения h Ч и h К превышений в графу 6 или 7 журнала (в зависимости от их знака), расhЧ h К считывают среднее из них h, которое округляют до целого количества миллиметров, после чего записывают в графу или 9.

2. Для контроля правильности вычислений в журнале выполняют постраничный контроль:

В журнале постраничный контроль оформляют чернилами, записывая только числовые значения найденных сумм и разностей без их буквенных обозначений.

Номе- Номера ни- Отсчеты по рейке, мм Превышения, мм Горизонт Отметки Примечания Номе- Номера ни- Отсчеты по рейке, мм Превышения, мм Горизонт Отметки Примечания Номе- Номера ни- Отсчеты по рейке, мм Превышения, мм Горизонт Отметки Примечания Постраничный контроль * Данные в графах 1-9, 12 являются общими для всех вариантов. Отметки в графах 10, 11 на станциях 1-3 вычислены в соответствии с одним из вариантов студенческой работы.

3. По известным отметкам (графа 11) начальной (репер №19) и конечной (репер №20) точек хода вычисляют и записывают в конце журнала теоретическую сумму превышений Находят и записывают со своим знаком невязку f h хода, равной разности: практическая (фактическая) сумма hПР превышений (средних) минус теоретическая hТ, т.е. f h = hПР - hТ, а ниже вычисляют допустимую величину невязки где L - длина нивелирного хода, км.

4. Если f h f h доп, то в средние значения превышений вводят поправки со знаком, обратным знаку невязки. Поправки вводят поровну (с округлением до целых миллиметров) во все превышения. Если сумма всех поправок равняется невязке с обратным знаком, то поправки записывают в графах 8 и 9 сверху над средними превышениями.

5. Вычисляют последовательно отметки всех связующих точек хода:

где ( )1, ( )2,...., ( )8 - поправки в средние превышения, записанные в графах 8 и 9.

Контролем правильности вычислений отметок является получение известной отметки НРП 20 конечной точки.

6. Завершают постраничный контроль на каждой странице журнала. В графе 11 в нижней части страницы записывают разность вычисленных отметок последней и первой связующих точек, записанных на данной странице. Эта разница должна точно равняться алгебраической сумме средних превышений и поправок в них. В конце журнала по данным постраничного контроля выполняют аналогичный постраничному общий контроль по всему ходу.

7. На станциях 3 и 5 вычисляют значения горизонта инструмента (ГИ) по наблюдениям на заднюю точку.

Значения ГИ записывают в графу 10. На этих же станциях выполняют вычисления отметок промежуточных точек через горизонт инструмента: отметка промежуточной точки равна ГИ на данной станции минус отсчет по рейке, стоявшей на этой промежуточной точке.

Построение продольного профиля трассы [1, §102; 4, §73,74] Продольный профиль строят по данным пикетажного и нивелирного журналов.

Для построения берут лист миллиметровой бумаги размером 60 x 30 см. Сначала профиль составляют в карандаше, выполняя все необходимые построения тонкими линиями. Закончив составление, профиль оформляют в туши. На рис. 11 приведен образец части профиля, составленного по одному из вариантов.

Построение выполняют в такой последовательности:

1. В нижней левой части листа заготавливают профильную сетку - систему горизонтальных граф, размеры и названия которых приведены на рис. 11.

Верхняя линия профильной сетки называется линией условного горизонта.

2. По данным пикетажного и нивелирного журналов заполняют графу 5 "Расстояния", откладывая в ней горизонтальные расстояния в масштабе 1:2000. Плановое положение пикетов фиксируют в этой графе вертикальными отрезками, которые проводят через каждые 5 см. Под нижней линией графы расстояний, называемой линией пикетажа, подписывают номера пикетов. Пикетажные значения плюсовых точек не подписывают, но между вертикальными отрезками в графе 5 записывают горизонтальные расстояния между каждыми двумя соседними точками профиля (см.

отрезок ПК1 - ПК2 на рис. 11).

3. Заполняют графу "Отметки поверхности земли", выписывая в нее из графы 11 нивелирного журнала (см. табл. 5) отметки точек поверхности земли, округляя их до сотых долей метра.

4. По отметкам поверхности земли строят фактическую (черную) линию профиля, откладывая отметки точек в масштабе 1:200 вверх от линии условного горизонта. Отметку условного горизонта выбирают в зависимости от фактических отметок: она должна быть кратной 10 м и такой, чтобы самая низкая точка профиля отстояла от линии условного горизонта не ближе чем на см. Эту отметку (на рис. 11 – 110 м) записывают левее начальной точки линии условного горизонта.

Рис. 10. Образец оформления продольного профиля трассы Все точки строят на перпендикулярах к линии условного горизонта, откладывая от этой линии в масштабе 1:200 соответствующие разности отметок поверхности земли и отметки линии условного горизонта.

5. Графы 1 и 6 заполняют по данным пикетажного журнала. В графе 1 по ее середине проводят ось дороги, условно развернутую в прямую линию, и в масштабе 1:2000 строят план полосы местности, прилегающей к трассе. Вместо изображения условных знаков угодий обычно пишут соответствующие названия: луг, выгон, пашня и т.п.

Короткими стрелками показывают направления основных скатов местности.

В графе 6 ниже линии пикетажа на расстоянии 20 мм от нее проводят горизонтальную линию, изображающую ось дороги. Рассчитанные для обеих кривых пикетажные значения НК и КК откладывают (в масштабе 1:2000) на линии пикетажа, отмечая их перпендикулярами, опущенными от этой линии на проведенную ось дороги. Вдоль перпендикуляров записывают расстояния от начала или конца кривой до ближайшего заднего и переднего пикетов.

Кривые условно обозначают скобами, обращенными при поворотах трассы вправо - выпуклостью вверх, а при поворотах ее влево - выпуклостью вниз; скобы делают высотой (глубиной) 5 мм.

Под каждой кривой записывают значения элементов кривой (У, R, T, К, Б, Д). Над серединой каждой прямой вставки трассы выписывают ее длину, а под ней - ее румб.

Для изображения километрового указателя (на ПК0) от линии пикетажа опускают вниз перпендикуляр длиной 35 мм, нижние 5 мм из которых будут служить диаметром окружности, правую половину которой при оформлении профиля заливают тушью.

Построение поперечного профиля трассы [4, §74] Поперечный профиль располагают правее продольного. Оба его масштаба - горизонтальный и вертикальный - принимают одинаковыми (1:200).

1. Для поперечного профиля заготавливают и заполняют только две графы: "Отметки поверхности земли" и "Расстояния".

Следует помнить, что все горизонтальные расстояния в поперечнике указываются от оси трассируемого сооружения. На поперечном профиле их следует откладывать вправо и влево от вертикального отрезка, обозначающего в графе расстояний положение ПК2. Последний подписывают симметрично относительно этого отрезка под нижней линией графы расстояний. Расстояния между соседними точками поперечного профиля записывают в графе 5.

2. По отметкам поверхности земли строится линия поперечного профиля. Отметка линии его условного горизонта может быть взята та же, что и на продольном профиле.

3. Над поперечным профилем подписывают его название "Поперечный профиль на ПК2"; под чертежом указывают его масштабы.

Нанесение на продольный профиль проектной линии [4, §75] Проектную (красную) линию наносят в соответствии с заданием (см. исходные данные, п. 3). Все необходимые расчеты следует произвести в тетради.

1. Заполняют графу 3 "Уклон", прочерчивая в ней в местах переломов (изменений уклонов) проектной линии вертикальные перегородки. У каждой перегородки (слева и справа вдоль нее) вертикально подписывают расстояния в метрах на местности от места данного изменения уклона до ближайшего заднего и переднего пикетов. Если это изменение происходит на пикете, то с обеих сторон пишут нули.

Внутри каждого прямоугольника, на которые будет разбита графа уклонов, проводят диагональ из верхнего левого угла в нижний правый, если уклон отрицательный (линия идет на понижение), или из нижнего левого в верхний правый, если уклон положительный. На горизонтальных отрезках трассы посередине графы проводят горизонтальную черту. Над диагональю или горизонтальной чертой указывают значение проектного уклона в тысячных, а под ней - длину заложения в метрах, на которое уклон распространяется.

2. Вычисляют проектные отметки точек ПК0, ПК1+80, ПК4 и ПК5, в которых запроектированы переломы проектной линии. В начале трассы на ПК0, на котором запроектирована насыпь высотой 0,50 м, записывают проектную отметку, равную фактической отметке поверхности земли на ПК0 плюс 0,50 м. Отметки остальных точек вычисляют по формуле где Нn - определяемая проектная отметка;

Hn-1 - известная проектная отметка предыдущей точки;

i - проектный уклон;

d - горизонтальное расстояние (заложение) между точкой, отметка которой определяется, и предыдущей.

Вычисленные проектные отметки округляют до сотых долей метра, после чего записывают в графу 2 проектных отметок.

3. По вычисленным проектным отметкам точек переломов проектную (красную) линию наносят на профиль.

4. Вычисляют проектные отметки всех остальных пикетов и плюсовых точек профиля. Вычисленные отметки записывают в графу 2 профиля.

5. Вычисляют отметку поверхности земли в точке ПК1+80, которая нивелированием на местности не определялась. Для этого вычисляют уклон ската местности на отрезке от ПК1+44 до ПК где h - разность фактических отметок поверхности земли в ближайших к ПК1+80 передней и задней точках профиля, т.е.

d - горизонтальное расстояние между этими точками.

По вычисленному уклону ската и по горизонтальному расстоянию до точки ПК1+80 от ближайшей задней точки профиля и находят искомую отметку. Найденную расчетным путем отметку точки ПК1+80 записывают в скобках в графу 4 профиля.

6. На всех пикетах и плюсовых точках профиля вычисляют рабочие отметки (высоты насыпей или глубины выемок) как разность проектной и фактической отметок. На выемках рабочие отметки записывают под проектной линией (рис. 12), а на насыпях над ней. Над точками пересечения черной и красной линий профиля земляного полотна, называемыми точками нулевых работ (или переходными), записывают рабочие отметки 0,00.

Рис.12. К вычислению расстояний до точки нулевых работ 7. Из точки нулевых работ опускают перпендикуляр (ординату) на линию условного горизонта и вычисляют горизонтальные расстояния до этой точки от ближайших пикетов или плюсовых точек профиля (рис. 12). Вычисления выполняют по формулам:

где Х и У - горизонтальные расстояния до точки нулевых работ от ближайших к ней соответственно задней и передней точек (пикетных или плюсовых) профиля; а и в - рабочие отметки на этих же точках профиля, между которыми находится точка нулевых работ; d - горизонтальное расстояние между теми же ближайшими к точке Вычисленные расстояния Х и У контролируются соблюдением равенства X Y d.

Отметку Н точки нулевых работ вычисляют по формуле для нахождения проектных отметок и, округлив ее до сотых долей метра, записывают вдоль ординаты, опущенной из точки нулевых работ на линию условного горизонта профиля. Слева и справа от этой ординаты над линией условного горизонта записывают расстояния Х и У до точки нулевых работ от ближайших задней и передней точек профиля (см. рис. 12).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Инженерная геодезия. Учебник для вузов / Г.В. Багратуни, В.Н. Ганьшин и др. М., 1984.

2. Курс инженерной геодезии / Под. ред. В. Е. Новака. М., 1989.

3. Стороженко А. Ф. Инженерная геодезия. М., 1993.

4. Хейфец Б. С., Данилевич Б. Б. Практикум по инженерной геодезии. М., 1979.

5. Инженерная геодезия. Учеб. для вузов / Е.Б. Клюшин, М.И. Киселев, Д.Ш. Михелев и др. М.: Высш. школа, 2001.

6.А.А. Трофимов «Основы маркшейдерского дела» М. 7.В.И. Борщ-Компониец «Основы маркшейдерского дела». М.,

СОДЕРЖАНИЕ

ПРОГРАММА ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕМ КУРСА

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Методические указания и контрольные задания по инженерной геодезии для студентов строительных специальностей заочной формы обучения Редактор Н.А.Шишкина Оператор компьютерной верстки Е.А.Назарова Тем.план 2004, поз. Подписано в печать 4.10.04. Формат 60х84 1/16. Бумага тип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л.2,75. Уч.-изд.л.2,89. Тираж экз.

Издательский центр МГТУ им.Г.И.Носова 455000, Магнитогорск, пр.Ленина,