Нивелирование. Методы нивелирования

Нивелирование поверхности по квадратам

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

Геодезия

 

 

Разработал студент группы		СОб-12-6				Койнова М.О.
		шифр		подпись		И.О.Фамилия
Руководитель						Мороз М. В.
				подпись		И.О.Фамилия
Нормоконтролер						Мороз М. В.
				подпись		И.О.Фамилия
Курсовой проект защищен с оценкой

 

Иркутск

2012г.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра «Маркшейдерское дело и геодезия»

 

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

По курсу	Геодезия (курс I, семестр I)
Студенту(ке):	гр. СОБ-12-6 Койновой М.О.
Тема проекта (работы)
Нивелирование по квадратам
Исходные данные:
Вариант, соответствующий порядковому номеру в списке группы № 14. Высотная отметка Н точки 4 а = 277,34.
Рекомендуемая литература
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 проект, 2007 – 592 с. 4. Маслов А.В. Геодезия / А.В.Маслов, А.В.Гордеев, Ю.Г.Батраков. – М.: КолосС, 2006. – 598с. 5. Большаков В.Д. Справочник геодезиста: в 2 кн./ В.Д.Большаков, Г.П.Левчук. – М.:Недра, 1975. – 1056 с.
Графическая чччччастьчасть на		листах
Дата выдачи задания	«10» сентябрь 2012 г.
Дата представления руководителю	«10» декабря 2012г	2012г.
Руководитель курсового проектирования (курсовой работы): Мороз М.В.

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..

1. НИВЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПО КВАДРАТАМ

1.1 Нивелирование. Методы нивелирования

1.2 Полевые работы при производстве нивелирования поверхности по

квадратам

2.ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

2.1 Обработка журнала нивелирования

2.2 Схема замкнутого нивелирного хода

2.3 Проектирование и разбивка горизонтальной площадки

2.4 Картограмма земляных работ

2.5 Построение плана поверхности

2.6 Вычисление объёмов земляных работ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Преобразование естественного рельефа на территории строительных площадок в поверхности, удовлетворяющие техническим требованиям, называют вертикальной планировкой. Вертикальная планировка играет существенную роль при проектировании подземных инженерных сетей, зданий и сооружений.

Проект вертикальной планировки является составной частью генерального плана строительства и в его разработке важное место занимают геодезические расчеты.

В зависимости от условий эксплуатации возводимых сооружений различают случаи вертикальной планировки под горизонтальную или наклонную площадку. Основой для составления проекта вертикальной планировки служат топографические планы местности в масштабах 1:1000 – 1:500, полученные в результате нивелирования поверхности по квадратам.

Целью данной курсовой работы является развитие у студентов навыков самостоятельной работы и закрепление полученных знаний по дисциплине «Геодезия». В процессе выполнения задания студентам дается возможность самостоятельного анализа учебной литературы в заданной тематике, приобретения навыка проектирования вертикальной планировки строительной площадки, обработки данных геодезических измерений и оформления графической документации.

Курсовая работа является итогом изучения дисциплины «Геодезия» и ее раздела «Нивелирование» и выполняется в последние четыре недели первого семестра.

Курсовая работа состоит из заданий, в ходе выполнения которых студенты должны показать способность самостоятельно составить проект планирования горизонтальной площадки.

 

1. НИВЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПО КВАДРАТАМ

Нивелирование. Методы нивелирования

Нивелирование -определение высот точек земной поверхности относительно исходной точки ("нуля высот") или над уровнем моря. Нивелирование — один из видов геодезических измерений, которые производятся для создания высотной опорно-геодезической сети (т. е. нивелирной сети) и при топографической съёмке ,а также в целях проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений, железных и шоссейных дорог и т.д. Результаты нивелирования используются в научных исследованиях по изучению фигуры Земли, колебаний уровней морей и океанов, вертикальных движений земной коры и т.п.

По методу выполнения нивелирования различают: геометрическое, тригонометрическое, барометрическое, механическое и гидростатическое нивелирование:

· Геометрическое нивелирование выполняют путём визирования горизонтальным лучом трубой нивелира и отсчитывания высоты визирного луча над земной поверхностью в некоторой её точке по отвесно поставленной в этой точке рейке с нанесёнными на ней делениями или штрихами.

· Тригонометрическое нивелирование, часто называемое геодезическим нивелированием, основано на простой связи угла наклона визирного луча, проходящего через две точки местности, с разностью высот этих точек и расстоянием между ними. Тригонометрическим нивелированием определяют высоты пунктов триангуляции и полигонометрии. Оно широко применяется в топографической съёмке. Тригонометрическое нивелирование позволяет определять разности высот двух значительно удалённых друг от друга пунктов, между которыми имеется оптическая видимость, но менее точно, чем геометрическое нивелирование.

· Барометрическое нивелирование основано на зависимости давления воздуха от высоты точки над уровнем моря. Давление воздуха измеряют барометром. Для вычисления высоты в измеренное давление вводят поправки на влияние температуры и влажности воздуха. Барометрическое нивелирование широко применяют в географических и геологических экспедициях, а также при топографической съёмке труднодоступных районов. При благоприятных метеорологических условиях погрешности определения высоты не превышают 2—3 м.

· Механическое нивелирование выполняют установленным на велосипеде или автомашине нивелир-автоматом, позволяющим автоматически вычерчивать профиль местности и измерять расстояние по пройденному пути. В нивелир- автоматах вертикаль задаётся тяжёлым отвесом, а расстояние фиксируется диском, связанным с колесом велосипеда. Электромеханический нивелир-автомат монтируется на автомашине и позволяет определять не только разность высот смежных точек и расстояние между ними на соответствующих счётчиках, но и профиль местности на фотоленте.

· Гидростатическое нивелирование основано на том, что свободная поверхность жидкости в сообщающихся сосудах находится на одном уровне. Гидростатический нивелир состоит из двух стеклянных трубок, вставленных в рейки с делениями, соединённых резиновым или металлическим шлангом и заполненных жидкостью. Разность высот определяют по разности уровней жидкости в стеклянных трубках, причём учитывают различие температуры и давления в различных частях жидкости гидростатического нивелира. Погрешности определения разности высот этим методом составляют 1—2 мм. Гидростатическое нивелирование применяют для непрерывного изучения деформаций инженерных сооружений, высокоточного определения разности высот точек, разделённых широкими водными преградами, и др.

 

1.2 Полевые работы при производстве нивелирования поверхности по квадратам

 

Для вертикальной планировки строительной площадки используются топографические планы масштабов 1:500, 1:1000, 1:2000, составленные по результатам нивелирования поверхности по квадратам. Такой способ нивелирования применяется на открытых участках местности со слабо выраженным рельефом.

Размеры разбиваемых на местности квадратов (от 10×10 м до 100×100 м) зависят от характера рельефа местности, заданной высоты сечения, площади участка под застройку и требований к точности изображения рельефа. Вершины квадратов закрепляются колышками высотой 10 см, которые забивают так, чтобы над поверхностью земли оставалось примерно 1,5 см, а затем определяют отметки в этих точках путём геометрического нивелирования.

Вначале выбираются только основные (связующие) точки, которые войдут в опорный ход. Главным условием выбора опорных точек является их взаимная видимость, а также, чтобы из связующих точек образовался замкнутый нивелирный ход. Нивелирование связующих точек производят способом из середины и одновременно берут отчёты только по чёрной стороне реек (можно взять отчёт и по красной рейке для контроля) .Две соседние станции имеют по 2 связующие точки. Все остальные нивелируют как промежуточные. Отчеты записывают в журнал. Контроль отчетов на станции выполняют только на связующие точки, поэтому на каждой станции нивелирование начинают с них.

Этапы разбивки на квадраты:

1) разбивается сеть основных квадратов на местности, сторонами 100-400м. Внутри разбивается сеть заполняющих квадратов (20-40м)

2) внутри каждого квадрата устанавливается нивелир

3) на каждой вершине снимаются отчеты по чёрной рейке (можно и по красной для контроля)

4) разбивается сеть квадратов и каждая вершина закрепляется колышками высотой примерно 10 см.

 

2. ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

 

2.1 Обработка журнала нивелирования

 

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 (Σа) и передней (Σb) рейкам, а также сумм превышений по черной и красной сторонам реек и средних превышений на станциях; при этом должно соблюдаться равенство (3):

(Σа – Σb)/2 = Σh / 2 = Σh _ср . (3)

б)Далее определяют высотную невязку хода по формуле(4):

Так как нивелирный ход замкнутый, то невязка вычисляется по формуле 4:

f_h= Σ h_ср. (4)

Полученную высотную невязку сравнивают с допустимой по формуле (5):

f _h ≤ f_{h доп} , (5)

где f _{h доп} = 50мм√L или f _{h доп} = 10 мм √n (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 δ_h = - f_h / n. При этом сумма поправок должна равняться невязке с обратным знаком, то есть Σδ_h = - f_h .

Вычисляют исправленные превышения по формуле (6):

h_{испр i} = h_{i +} δ_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 + Σh_испр . (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)

(см. приложение 1)

 

2.2 Схема замкнутого нивелирного хода

 

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. приложение 2)

 

2.3 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;

åH₁ - сумма отметок вершин, входящих в один квадрат;

åH₂ - сумма отметок вершин, общих для двух квадратов;

åH₄ - сумма отметок вершин, общих для четырех квадратов.

Вычисляют рабочие отметки вершин квадратов по формуле 12.

h_рабi = Н_пр - Н_i . (12)

При оформлении картограммы земляных работ:

− проектные отметки вписывают красным цветом;

− рабочие отметки вписывают синим цветом;

− участки насыпи на картограмме штрихуют или окрашивают

красным цветом, выемки – жёлтым, либо просто черным цветом

− все остальные построения и надписи выполняют чёрным

цветом.

 

(см. приложение 3)

 

2.4 Картограмма земляных работ

 

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 (20 м)

h_раб1 и h_раб2 — рабочие отметки соседних точек квадрата,

 

Контроль: x₁ + х₂ = d .

Полученные точки нулевых работ после соединения дают линию нулевых работ. Определяем выемку и насыпь.

(см. приложение 4)

 

2.5 План 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. приложение 5)

 

2.6 Вычисление объёмов земляных работ

 

Определяем средние рабочие отметки вершин каждой полученной фигуры и заносим в табл.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.

(см. приложение 6)

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Инженерная геодезия для строителей: учебник для вузов / Д.А. Кулешов, Г.Е. Стрельников. –М.: Недра, 1990г.-255 с.

2. Инженерная геодезия: учебник для вузов / Е.Б. Клюшкин, М.И. Киселёв, Д.Ш. Михелев. -4-е изд., испр. –М.: Академия,2000г. -480с.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1