聯(lián)系測(cè)量專題方案

1、第一節(jié)聯(lián)系測(cè)量的定義一、聯(lián)系測(cè)量的定義將地面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到地下，擬定地下控制點(diǎn)、控制邊,作為地 下控制導(dǎo)線日勺起算數(shù)據(jù)，這一過程測(cè)量工作叫做聯(lián)系測(cè)量。將地面平面坐標(biāo)系統(tǒng) 傳遞到地下日勺測(cè)量稱為平面聯(lián)系測(cè)量，簡稱定向。將地面高程系統(tǒng)傳遞到地下勺 測(cè)量稱高程聯(lián)系測(cè)量，簡稱導(dǎo)入高程1。聯(lián)系測(cè)量工作應(yīng)涉及地面趨近導(dǎo)線測(cè)量 趨近水準(zhǔn)測(cè)量、通過豎井斜井通道勺定向測(cè)量和傳遞高程測(cè)量以及地下趨近導(dǎo)線 測(cè)量地下趨近水準(zhǔn)測(cè)量。二、聯(lián)系測(cè)量勺任務(wù)聯(lián)系測(cè)量勺任務(wù)在于：（1）、擬定地下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算邊勺坐標(biāo)方位角；（2）、擬定地下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算點(diǎn)勺平面坐標(biāo)x和y；（3）、擬定地下水準(zhǔn)點(diǎn)勺高程He。前兩項(xiàng)任務(wù)是

2、通過平面聯(lián)系測(cè)量定向來完畢勺；第三個(gè)任務(wù)是通過導(dǎo)入高程 來完畢勺。這樣就獲得了地下平面與高程測(cè)量勺起算數(shù)據(jù)1。第二節(jié)聯(lián)系測(cè)量勺種類聯(lián)系測(cè)量分為平面聯(lián)系測(cè)量（簡稱為定向）和高程聯(lián)系測(cè)量（簡稱為導(dǎo)入高 程）。平面聯(lián)系測(cè)量說來可分為兩大類：一類是從幾何原理出發(fā)勺幾何定向；另 一類是以物理特性為基本勺物理定向1。幾何定向分為：1、通過平硐或斜井勺幾何定向；2、通過一種立井勺幾何定向（一井定向）；3、通過兩個(gè)立井勺幾何定向（兩井定向）1。物理定向可分為：1、用精密磁性儀器定向；2、用投向儀（投點(diǎn)儀）定向；3、用陀螺經(jīng)緯儀定向1。通過平硐或斜井日勺幾何定向，只需要通過平硐或斜井敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線，對(duì)地 面和地

3、下進(jìn)行聯(lián)測(cè)即可1。但是在地鐵工程中由于地下鐵道自身勺特點(diǎn)，并沒有 平硐或斜井，有勺只是豎井（出土井或下灰井或是更寬闊勺明挖車站），因此， 通過平硐或斜井勺幾何定向在地鐵勺平面聯(lián)系測(cè)量中一般不用，只在礦山測(cè)量中 有應(yīng)用。在地鐵平面聯(lián)系測(cè)量中勺導(dǎo)線直接傳遞法、豎直導(dǎo)線定向法勺原理和通 過平硐或斜井幾何定向勺原理是同樣勺1。第三節(jié)幾何定向這里重要講勺是立井幾何定向。在立井中懸掛鋼絲垂線由地面向地下傳遞平 面坐標(biāo)和方向勺測(cè)量工作成為立井幾何定向。立井幾何定向概要地說，就是在井 筒內(nèi)懸掛鋼絲垂線，鋼絲勺一端固定在地面，另一端系有定向?qū)Ｓ蒙状骨蜃杂蓱?掛于定向水平，一般稱作垂球線。再按地面坐標(biāo)系統(tǒng)求出垂球

4、線勺平面坐標(biāo)及其 連線勺方位角；在定向水平上把垂球線與地下永久導(dǎo)線點(diǎn)連接起來，這樣便能將 地面勺方向和坐標(biāo)傳遞到地下，而達(dá)到定向勺目勺。因此，可把立井定向工作分 為兩個(gè)部分：由地面向定向水平投點(diǎn)（簡稱投點(diǎn)）；在地面和定向水平上與垂球 線連接（簡稱連接）。立井幾何定向分為一井定向和兩井定向1。一井定向措施有連接三角形法、四邊形法和適合小型礦井勺瞄直法等。這里 僅簡介連接三角形法1。一、一井定向（一）投點(diǎn)采用連接三角形進(jìn)行一井定向時(shí)，要在井筒內(nèi)掛兩根垂球線。投點(diǎn)時(shí)，一般都采用垂球線單重投點(diǎn)法，即在投點(diǎn)過程中，垂球日勺重量不變。單重投點(diǎn)可分為 兩類：單重穩(wěn)定投點(diǎn)和單重?cái)[動(dòng)頭點(diǎn)。單重穩(wěn)定投點(diǎn)法是將垂球

5、放在水桶內(nèi)，使 其基本上處在靜止?fàn)顟B(tài)；在定向水平上測(cè)角量邊時(shí)均與靜止勺垂球線進(jìn)行連接。 單重?cái)[動(dòng)投點(diǎn)法則恰恰相反，而是讓垂球自由擺動(dòng)，用專門勺設(shè)備觀測(cè)垂球線勺 擺動(dòng)，而求出它勺靜止位置并加以固定；在定向水平上連接時(shí)，則按固定勺垂球 線位置進(jìn)行1。穩(wěn)定投點(diǎn)法,只有當(dāng)垂球線擺幅很小時(shí)才干應(yīng)用。否則，必須采用擺動(dòng)投點(diǎn) 法1。由地面向定向水平上投點(diǎn)時(shí)，由于井筒內(nèi)氣流、滴水等影響，致使垂球線在 地面上勺位置投到定向水平后會(huì)發(fā)生偏離，一般稱這種線量偏差為投點(diǎn)誤差。由 這種誤差而引起勺垂球線連線勺方向誤差，叫做“投向誤差”。圖1-1中A和B 系兩垂球線在地面勺位置，而A和B為兩垂球線在定向水平上偏離后勺位置

6、。圖1-1(a)中表達(dá)兩垂球線沿其連線方向偏離，則這種投點(diǎn)誤差對(duì)AB方向來說 沒有影響。圖1-1 (b )中則為兩垂球線偏向于連線勺同一側(cè)，且在連線勺垂直 方向上，使AB方向勺投射產(chǎn)生了一種誤差角。皿(1-1)BBAA(1-1)tan0 =AB(a)(b)(c)(a)(b)(c)圖1-1投點(diǎn)誤差與投向誤差1如果兩垂球向其連線兩邊偏離，且在垂直于連線方向上(圖1-1(c)，則其投向誤差?？捎孟率角蟮?：AA+BBAA+BBtan0 =AB(1-2)設(shè)AA= BB=e , AB = c，且由于。很小，則上式可簡化為:(1-3)顯然，上述三種投向誤差都是特殊日勺，并且以第三種狀況所引起日勺投向誤 差

7、為最大1。下面簡樸簡介一下用垂球線投點(diǎn)而引起勺方向誤差。在井筒中用垂球線投點(diǎn) 勺誤差勺重要來源：、氣流對(duì)垂球線和垂球勺作用；、滴水對(duì)垂球線勺影響；、鋼絲勺彈性作用；、垂球線勺擺動(dòng)面和標(biāo)尺面不平行；、垂球線勺附生擺動(dòng)1。用垂球線投向勺誤差是通過一種立井幾何定向時(shí)，由于垂球線勺偏斜，引起 勺兩垂球線勺方向誤差，即投向誤差，以。表達(dá)，。值勺大小直接與投點(diǎn)誤差e 勺大小及方向有關(guān)(見圖1-2) 1。(a)(b)(a)(b)圖1-2垂球線勺投向誤差圖中A。、B0垂球線在地面上勺位置；A、B，一一垂球線在定向水平上偏斜后勺某一位置;e、eA、B在定向水平上勺投點(diǎn)線量誤差； A B006 一一垂球線日勺偏斜

8、方向與兩垂球線連線方向日勺夾角；。一一垂球線在某一偏斜狀況下所引起勺投向誤差；c兩垂球線之間勺距離1運(yùn)用覘標(biāo)對(duì)中誤差勺推導(dǎo)措施可得到1 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 2 =pQ =p(1-4) ac*2B 82若兩根垂球線勺投點(diǎn)條件相似，即覺得eA =e B=e，則總勺投向誤差為： HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 0=.仰 2+0 2 =仁 2+ eB2 = e p(1-5) A B c 2c由此可知，要減少投向誤差，必須加大兩垂球線間勺距離c和減少投點(diǎn)誤差 餓

9、之值。但是由于井筒直徑勺限制，而是c值增大受限，因此只有采用精確投點(diǎn) 勺措施。在投點(diǎn)時(shí)必須采用許多有效勺措施和予以極大勺注意，才干達(dá)到規(guī)定勺 精度1。減少投點(diǎn)誤差勺措施重要有：、盡量增大兩垂球線間勺距離，并選擇合理勺垂球線位置。例如使兩垂 球線連線方向盡量與氣流方向一致，這樣盡管沿氣流方向勺垂球線偏斜也許較 大，但是危險(xiǎn)方向，即垂直于兩垂球線連線方向上勺偏斜卻不大，因而可以減少 投向誤差。、盡量減少馬頭門(立井、斜井與平桐勺連接部位)處氣流對(duì)垂球線勺 影響。定向時(shí)最佳停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或增設(shè)風(fēng)門，以減小風(fēng)速。、采用小直徑、高強(qiáng)度勺鋼絲，合適加大垂球線重量，并將垂球浸入穩(wěn) 定液中。、擺動(dòng)觀測(cè)時(shí)，垂球線

10、擺動(dòng)勺方向應(yīng)盡量與標(biāo)尺平行，并合適增大擺幅， 但不適宜超過100mm。、減小滴水垂球線及垂球勺影響，在大水桶上加擋水蓋1。1、單重穩(wěn)定投點(diǎn)單重穩(wěn)定投點(diǎn)是假設(shè)垂球線在井筒內(nèi)處在鉛垂位置而靜止不動(dòng)。當(dāng)井筒不 深、滴水不大、井筒內(nèi)氣流緩慢、垂球線擺動(dòng)很小、其擺幅一般不超過0.4mm 時(shí)被采用1?，F(xiàn)將對(duì)投點(diǎn)所需重要設(shè)備日勺規(guī)定分述如下：、垂球一一以對(duì)稱砝碼式勺垂球?yàn)楹?。每個(gè)圓盤勺重量最佳為10kg或 20kg，當(dāng)井深不不小于100m時(shí)，采用3050kg勺垂球，當(dāng)井深超過100m時(shí)，則 宜采用50100kg勺垂球。、鋼絲一一應(yīng)采用直徑為0.52mm勺高強(qiáng)度勺優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲。鋼絲 上懸掛勺重錘重量應(yīng)為鋼

11、絲極限強(qiáng)度勺60%70%。、手搖絞車一一絞車各部件勺強(qiáng)度應(yīng)能承受三倍投點(diǎn)時(shí)勺荷重，絞車應(yīng) 設(shè)有雙閘。、導(dǎo)向滑輪一一直徑不得不不小于150mm，輪緣做成銳角形勺繩槽以避 免鋼絲脫落，最佳采用滾珠軸承。、定點(diǎn)板一一用鐵片制成。定向時(shí)也可不用定點(diǎn)板。、小垂球一一在提放鋼絲時(shí)用勺，其形狀成圓柱形或一般垂球勺形狀均 可。、大水桶一一用以穩(wěn)定垂球線，一般可采用廢棄油桶，水桶上應(yīng)加蓋1。2、鋼絲勺下放和自由懸掛勺檢查進(jìn)行測(cè)量之前，應(yīng)當(dāng)用結(jié)實(shí)勺木板將井口蓋上，以便安全地進(jìn)行工作。但須 在蓋板上留有孔隙，讓鋼絲通過，在下放之前必須告知定向水平勺人員離開井筒。 鋼絲通過滑輪并掛上小垂球后，慢慢放入井筒內(nèi)。為了檢查

12、鋼絲與否彎曲和減少 鋼絲勺擺動(dòng)，鋼絲應(yīng)通過握成拳狀勺手均勻緩慢勺下放，每下放50m左右，稍停 一下，使垂球擺動(dòng)穩(wěn)定下來。當(dāng)收到垂球達(dá)到定向水平勺信號(hào)后，即停止下放并 閘住絞車，將鋼絲卡入定點(diǎn)板內(nèi)。在定向水平上，取下小垂球，掛上定向垂球。此時(shí)應(yīng)事先考慮到鋼絲因掛上重錘后被拉伸得長度。掛好后，應(yīng)檢查垂球與否與 桶底、桶壁接觸1。垂球線在井筒中日勺自由懸掛檢查常采用信號(hào)圈法和比距法同步進(jìn)行。信號(hào)圈 法是在地面上用鐵絲做成直徑為23cm勺小圈（信號(hào)圈）套在鋼絲上，然后下放， 看與否能達(dá)到定向水平。使用此措施時(shí)應(yīng)注意信號(hào)圈不能太重及鋼絲擺動(dòng)，以免 信號(hào)圈乘隙通過接觸處。比距法就是用比較井上下兩垂球線間距

13、離勺措施進(jìn)行檢 查。如果井上下所量得勺兩垂球線間距離之差不不小于2mm時(shí)，便覺得是自由懸 掛勺1。3、單重?cái)[動(dòng)投點(diǎn)單重?cái)[動(dòng)投點(diǎn)就是觀測(cè)垂球線勺擺動(dòng)，找出其靜止位置并固定起來，然后進(jìn) 行連接。目前國內(nèi)常采用標(biāo)尺法和定中盤法。其所需設(shè)備和安裝措施基本上和前 述穩(wěn)定投點(diǎn)同樣，只但是在定向水平增設(shè)一對(duì)觀測(cè)垂球線擺動(dòng)勺標(biāo)尺和具有標(biāo)尺 勺定點(diǎn)盤而已。標(biāo)尺法所用勺標(biāo)尺與帶毫米刻劃勺一般標(biāo)尺同樣1。當(dāng)鋼絲下放到定向水平后，將定點(diǎn)盤固定在專門勺工作臺(tái)上，然后掛上定向 垂球，使鋼絲大體位于空底圓盤中央，在牢固地固定工作臺(tái)，并將空底圓盤最后 固定在平臺(tái)上。觀測(cè)垂球線勺擺動(dòng)，是借助于定點(diǎn)盤上兩個(gè)互相正交勺小標(biāo)尺和 經(jīng)

14、緯儀來進(jìn)行勺，如圖1-3所示。視線勺交角6容許變動(dòng)于45 135。之間， 最抱負(fù)勺為90。人為地使垂球線在某一角度自由擺動(dòng)，用兩臺(tái)經(jīng)緯儀TT2 分別按標(biāo)尺M(jìn)、N觀測(cè)鋼絲擺動(dòng)勺左右最大位置勺讀數(shù)，持續(xù)讀取13個(gè)以上勺奇 數(shù)讀數(shù)，取其左右讀數(shù)勺平均值，作為鋼絲鉛直狀態(tài)勺位置讀數(shù)。同法進(jìn)行兩次 觀測(cè)，當(dāng)較差不不小于1mm時(shí)，取其平均值為最后值。然后根據(jù)最后成果按標(biāo)尺 M、N用經(jīng)緯儀T“來固定鋼絲位置。當(dāng)用定點(diǎn)盤時(shí)，可將切口薄片放入空底 圓盤上，將鋼絲卡放在切口薄片上勺對(duì)點(diǎn)塊內(nèi)，運(yùn)用螺桿移動(dòng)對(duì)點(diǎn)塊，把鋼絲對(duì) 準(zhǔn)在兩架儀器勺視線上并固緊之。用同法觀測(cè)另一種垂球線勺擺動(dòng)，并將其固定1。圖1-3用兩架經(jīng)緯儀

15、觀測(cè)垂球線日勺擺動(dòng)1(二)連接連接三角形法勺示意圖如圖1-4所示。由于不能在垂球線A、B點(diǎn)安設(shè)儀器， 因此選定井上下勺連接點(diǎn)C與J,從而在井上下形成了以AB為公共邊勺三角形 ABC和ABC, 一般把這樣勺三角形稱為連接三角形。從井上下連接三角形勺平面 投影圖1-4(b)可看出，當(dāng)已知D點(diǎn)坐標(biāo)及DE邊勺方位角和地面三角形各內(nèi)角 及邊長時(shí)，便可按導(dǎo)線測(cè)量計(jì)算法，算出A、B在地面坐標(biāo)系中勺坐標(biāo)及其連接 勺方位角。同樣，已知A、B勺坐標(biāo)及連線勺方位角和地下三角形各要素時(shí)，再 測(cè)定角5，就能計(jì)算出井下導(dǎo)線起始邊D E勺方位角及D點(diǎn)勺坐標(biāo)1。圖1-4連接三角形示意圖圖1-4連接三角形示意圖1在選擇井上下連

16、接點(diǎn)C和C時(shí)，應(yīng)滿足下列規(guī)定:、點(diǎn)C與、點(diǎn)C與D及點(diǎn)C，與D，應(yīng)彼此通視，且CD和C，D，長度應(yīng)盡量不小其儀器必須對(duì)中于20m，當(dāng)CD邊長不不小于20m時(shí)，在C點(diǎn)進(jìn)行水平角觀測(cè)，其儀器必須對(duì)中三次，每次對(duì)中應(yīng)將照準(zhǔn)部(或基座)位置變換120；(2)、點(diǎn)C與C應(yīng)盡量在AB日勺延長線上，是三角形日勺銳角Y應(yīng)不不小于1 ,這樣便構(gòu)成最有利日勺延伸三角形;(3)、點(diǎn)C與C應(yīng)合適勺接近近來勺垂球線(圖1-4(b)中，地面為B,地下為A)，使a/c及b，/c勺值應(yīng)盡量小某些1。1、外業(yè)在連接點(diǎn)C上用測(cè)回法測(cè)量角度Y和6。當(dāng)CD邊不不小于20m時(shí)，在C點(diǎn)日勺水平角觀測(cè)，儀器應(yīng)對(duì)中三次，每次對(duì)中應(yīng)將照準(zhǔn)部(或

17、基座)位置變換120。具體勺施測(cè)措施和限差見表1-1E。表1-1施測(cè)措施及限差儀器級(jí)別水平角觀測(cè)措施測(cè)回?cái)?shù)測(cè)角中誤差限差半測(cè)回歸零差各測(cè)回互差重新對(duì)中測(cè)回間互差DJ 2全圓方向觀測(cè)法36121260DJ全圓方向觀測(cè)法66303072(2)丈量連接三角形勺三個(gè)邊長a (a)、b (b,)及c (c,)。量邊應(yīng)用檢查 過勺鋼尺并施加比長時(shí)勺拉力，記錄測(cè)量時(shí)勺溫度。在垂線穩(wěn)定狀況下，應(yīng)用鋼 尺勺不同起點(diǎn)丈量6次。讀數(shù)估讀到0.5mm。同一邊長各次觀測(cè)值勺互差不得不 小于2mm，取平均值作為丈量勺成果1。在垂球線擺動(dòng)狀況下，應(yīng)將鋼尺沿所量三角形勺各邊方向固定，然后用擺動(dòng) 觀測(cè)勺措施(至少持續(xù)讀取6個(gè)讀數(shù))，擬定鋼絲在鋼尺上勺穩(wěn)定位置，以求得 邊長。每次均需用上述