Нивелирование поверхности по квадратам. 4

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра 

 

Допускаю к защите

 

	Клевцова
	преподаватель
	подпись

 

 

нивелирование поверхности по квадратам

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

Геодезия

 

 

 

 

 

 

 

Разработал студент группы		СОб-14-7					Кузнецова М.А.
		шифр			подпись		И.О.Фамилия
Руководитель							Л.В. Шешукова
					подпись		И.О.Фамилия
Нормоконтролер							Л.В. Шешукова
					подпись		И.О.Фамилия
Курсовой проект защищен с оценкой

 

 

 

 

Иркутск  2012г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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
Студенту:	гр. СОБ-12-2  Максутову Вячеславу Руслановичу
Тема работы
Нивелирование поверхности по квадратам
Исходные данные:
Вариант, соответствующий порядковому номеру в списке группы №_11_. Высотная отметка Н точки 4 а =_254,154.
Рекомендуемая литература
Клюшин Е.Б. Инженерная геодезия /Е.Б. Клюшин, М.И.,Киселев, Д.Ш.Михелев. – 4-е изд., испр. – М.:Академия, 2000. – 480 с. Кулешов Д.А. Инженерная геодезия для строителей / Д.А.Кулешов, С.Е Стрельников. – М.:Недра, 1990. – 256 с. Поклад Г.Г.  Геодезия / Г.Г. Поклад, С.П Гриднев. – М.:Академический проект, 2007 – 592 с. Маслов А.В.  Геодезия / А.В.Маслов, А.В.Гордеев, Ю.Г.Батраков. – М.: КолосС, 2006. – 598с. 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): Л.В. Шешукова

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Рельеф (фр. relief, от лат. relevo — поднимаю) — совокупность неровностей суши, дна океанов и морей, разнообразных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. Слагается из положительных (выпуклых) и отрицательных (вогнутых) форм.

Рельеф образуется главным образом в результате длительного одновременного воздействия на земную поверхность эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) процессов. Рельеф изучает геоморфология.

Основными формами рельефа являются гора, котловина, хребет, лощина.

На крупномасштабных топографических и спортивных картах рельеф изображают изогипсами — горизонталями, числовыми отметками и дополнительными условными знаками. На мелкомасштабных топографических и физических картах рельеф обозначается цветом (гипсометрической окраской с четкими или размытыми ступенями) и отмывкой.

Денудационные равнины возникают на месте разрушенных гор. Аккумулятивные равнины образуются при длительном накоплении толщ рыхлых осадочных пород на месте обширных опусканий земной поверхности.

Складчатые горы — поднятия земной поверхности, возникающие в подвижных зонах земной коры, чаще всего на краях литосферных плит. Глыбовые горы возникают в результате образования горстов, грабенов и перемещения участков земной коры по сбросам. Складчато-глыбовые горы появились на месте участков земной коры, перетерпевших в прошлом горообразование, превращение в денудационную равнину и повторное горообразование. Вулканическое горы образуются при извержении вулканов.

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.

 

 

 

 

 

 

1.НИВЕЛИРОВАНИЕ

Нивелир (от фр.niveau — уровень, нивелир) — геодезическийинструмент для нивелирования, то есть определения разности высот между несколькими точками земной поверхности относительно условного уровня т.е. определение превышения.

 

 

 

 

Рис 2. Нивелирование

 

 

 

 

 

 

 

1. элевационный винт уровня
2. зрительная труба
3. корпус контактного цилиндрического уровня
4. целик
5. винт фокусировки трубы
6. закрепительный винт зрительной трубы
7. наводящий винт трубы
8. круглый установочный уровень
9. подъемный винт

10.пружинящая пластинка.

 

 

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 опорной 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 точности выполнения нивелирование делят на I, II, III, IV классы точности. I и II классы относят к высокоточному нивелированию, III и IV классы – к точному. Также в строительных работах применют менее точное – техническое нивелирование, которые ниже точности IV класса. Для каждого класса точности существует определенная методика выполнения работ.

* L – периметр полигона или длина линии, км 
** - ошибку вычисляют по невязкамлиний или полигонов.

Нивелирование возникло в глубокой древности в связи со строительством оросительных каналов, водопроводов и т.п. Первые сведения о водяном нивелире связывают с именами римского архитектора Марка Витрувия (1 в. до н. э.) и древнегреческого учёного Герона Александрийского (1 в. н. э.). Дальнейшее развитие методов нивелирования связано с изобретением зрительной трубы (конец 16 в.), барометра – Э. Торричелли (1648 г.), сетки нитей в зрительных трубах – Ж. Пикаром (1669 г.), цилиндрического уровня – английским оптиком Дж. Рамсденом (1768 г.).

1.1..Работы, выполняемые нивелиром

1. Геометрическое (нивелиром и рейками);
2. Тригонометрическое (угломерными приборами (в осн. теодолитом посредством измерения наклонения визирных линий с одной точки на другую);
3. Барометрическое (при помощи барометра).
4. Гидростатическое (основано на свойстве жидкости сообщающихся сосудов всегда находиться на одном уровне, независимо от высоты точек, на которых установлены эти сосуды)
5. Радиолокационное (производится с помощью радиовысотомеров и эхолотов, установленных как на воздушных, так и на водных судах, автоматически вычерчивающих профиль проходимого пути)

1.2. Геометрическое нивелирование

Во время геометрического нивелирования превышение между точками получают как разность отсчётов по рейкам при горизонтальном положении визирной оси нивелира. Этот метод является наиболее простым и точным, но позволяет с одной постановки прибора получить превышение не более длины рейки, поэтому при больших превышениях в горной местности его эффективность падает.

Рис 3. Нивелирование из середины

 

Определение превышения заключается в визировании горизонтальным лучом с помощью нивелира и отсчета разности высот по рейкам. где — отсчет по задней рейке; — отсчет по передней рейке;

Точность отсчета по рейкам составляет от 1-2 мм (техническое нивелирование) до 0.1 мм (нивелирование I класса).

На рисунке показано нивелирование методом «из середины», также существует метод «вперед»

1.3. Тригонометрическое нивелирование

При тригонометрическом нивелировании превышение между точками определяют по измеренным вертикальным углам и расстояниям между точками (горизонтальным проложениям). Тригонометрическое нивелирование позволяет с одной станции определить практически любое превышение между точками, имеющими взаимную видимость, но его точность ограничена из-за недостаточно точного учёта влияния на величины вертикальных углов оптического преломления и уклонений отвесных линий, особенно в горной местности.

Превышение определяется по измеренному теодолитом (кипрегелем, эклиметром) углу наклона линии визирования с одной точки на другую (α) и расстоянию между этими точками (S). Тригонометрическое нивелирование применяется при топографической съемке и других работах.

1.4. Барометрическое нивелирование

Превышение определяется по значениям атмосферного давления при помощи полной барометрической формулы

1.5. Гидростатическое нивелирование

Основано на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах находиться на одном уровне вне зависимости от высоты расположения сосудов. Этот метод имеет высокую точность, позволяет определять разность высот между точками при отсутствии взаимной видимости, но измеряемая разность высот ограничена длиной наибольшей из трубок, соединённых шлангами.

1.6. Построение плоскостей

Вертикальное проектирование или построение плоскостей выполняется электронно-механическими прибором Зенит-прибором или лазерным уровнем.

Зенит-прибором (прибором оптического вертикального проецирования) переносят точки по вертикали. При возведении высоких зданий и сооружений положение стен и других элементов на каждом этаже проверяют от осей. Точки пересечения осей проецируют оптическим или лазерным лучом зенит-прибора .[1].

Отметки проецируются с использованием принципа вращения лазерного луча и оптической системы, позволяющей развернуть луч в линию. Основное достоинство лазерного уровня — простота в работе, не требующая специальных навыков по настройке прибора, и возможность проведения работ только одним человеком. Такие уровни применяются в строительстве. Многие модели лазерных уровней имеют также возможность построения наклонных плоскостей и отвесных линий.

Для приведения нивелира в рабочее положение служат подъёмные винты подставки, для точного горизонтирования визирной оси при взятии отсчёта — элевационный винт.

Маркировка нивелиров, выпускаемых в России, состоит из буквенно-цифрового кода примерно такого вида: 3Н2КЛ. Здесь цифра 3 обозначает модификацию прибора, буква Н — нивелир, цифра 2 — среднеквадратическая погрешность на 1 километр двойного хода в миллиметрах, К — обозначает наличие компенсатора, Л — наличие горизонтального лимба для измерения горизонтальных углов (обычно с точностью порядка одного градуса).

Современные оптические нивелиры оснащены автоматическим компенсатором — устройством автоматической установки зрительной оси прибора в горизонтальное (рабочее) положение. В нивелирах с компенсатором цилиндрический уровень, параллельный оси зрительной трубы, может отсутствовать. В большинстве нивелиров также имеется круглый уровень для грубого горизонтирования инструмента.

Все оптические нивелиры имеют также нитяной дальномер для определения расстояний по рейке. Это связано с необходимостью контролировать равенство плеч при нивелировании способом «из середины».

По точности нивелиры делятся на высокоточные, точные и технические. Высокоточные оптические нивелиры снабжены микрометренной пластиной или съёмной насадкой для взятия отсчётов по штриховой инварнойрейке. Для технического нивелирования, а также нивелирования III и IV классов точности обычно применяются шашечные рейки.

Помимо оптических, в последние годы получили распространение цифровые нивелиры. Они используются со специальной штрихкодовой рейкой, что позволяет автоматизировать взятие отсчёта. Цифровые нивелиры обычно оснащены запоминающим устройством, позволяющим сохранять результаты наблюдений.

В настоящее время существует терминологическая путаница понятий построитель плоскостей и Лазерный нивелир. Сам по себе такой прибор не является измерительным, т.е. нивелиром. Однако при наличии измерительной нивелирной рейки и достаточной стабильности указания уровня (в соответствии требованиями точности измерения для оптических нивелиров по ГОСТ 10528-90), эти приборы можно считать нивелирами. Если же требования по точности измерения, которые можно выполнить по проецируемой линии, не соответствуют этим требованиям, подобные приборы следует считать лазерными уровнями (большинство бытовых приборов), что соответствует функциям строительных уровней согласно ГОСТ 9416-83 по проверке горизонтальных и вертикальных плоскостей, но не измерению разности высот!

 

 

 

 

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ  РАБОТЫ

 

 

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 (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:

hч = ач—bч ;hкр = акр—bкр    ,                      (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:

hср= (hx+hкр)/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:

fh=  Σhср.                                               (4)

Полученную высотную невязку сравнивают с допустимой по формуле 5:

fh≤ fhдоп  ,                                              (5)

 

где    fhдоп = 50мм√L или fhдоп = 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 δh = - fh / n. При этом сумма поправок должна равняться невязке с обратным знаком, то есть Σδh = - fh   .

Вычисляют исправленные превышения по формуле 6:

hиспрi = hi + δi.                                        (6)

По исправленным превышениям вычисляют отметки связующих точек по формуле 7:

Нi= Hi-1 + hiиспр,                                  (7)

где Hi-1— отметка предыдущей точки хода.

Контролем правильности вычисления отметок связующих точек является соблюдение условия

Hкон = Hнач + Σhиспр   .                            (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' = Нз+ач; ГИ'' = Нз+bч; ГИср = (ГИ' + ГИ'')/2 ,           (9)

где    Н3, Нп– отметки задней и передней связующих точек;

ач, вч– 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 – спром.                                          (10)

 

Таблица 1 - Журнал площадного нивелирования

 

№ станций	№ пикетов	Отсчеты по рейке, мм			Превышения, мм						ГИ, м	Н, м	Примечание
		задний а	передний b	промеж c	вычисленные hвыч		средние hср		исправленные hиспр
					+	-	+	-	+	-
1	4а	1434									255,558	254,154
		6154
	5а			0645								254,913
	5б			1447	60		62		61			254,111
	4б			1423	63							254,135
	5в			2195								253,363
	4в			1507								254,051
	3в			0430								255,128
	5г			2608								252,950
	4г			1945								253,613
	5д			2908								253,650
	4д			2377								253,181
	3г		1374									254,215
			6091
2	3г	1637										284,215
		6357
	3д			2117								253,992
	2д			1834								254,275
	1д			1681		515		516		517		254,428
	1г			1860		517					288,125	254,249
	2г			1217								254,892
	1в			2248								253,861
	2в			1426								254,683
	2б		2152									253,698
			6874
3	2б	1731										253,698
		6451
	1б			2349								252,852
	3б			1296								253,905
	1а			2986								252,215
	2а			2650								252,551
	3а			2095								253,106
	4а		1275									254,154
			5993
Постраничный контроль							Σhср = 2,5 fhвыч = 2,5		Σhиспр= 0

 

Постраничный контроль: (Σ з – Σп) / 2 = Σh / 2 = Σhср

fhдоп = ± 10 √n =40

(Σа – Σb)/2	2,50
Σh / 2	2,50
Σh ср	2,50
f hcp	17,32
δh	-0,83

 

 

 

 

 

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 (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 - Схема замкнутого нивелирного хода

 

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. (рис. 2).

 

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

Рисунок 5 -  План поверхности

 

 

 

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:

Нп =

,                             (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.

Пример вычисления проектной отметки приведен в табл. 2, рис.3.

 

Таблица 2 - Вычисление проектной отметки

 

åН1	2åН2	4åН4	åН1+2åН2+4åН4	Тn	Нпр
1014,206	6085,29	9153,28	16252,776	16	253,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6 – Сеть квадратов с отметками вершин.

 

Вычисляют рабочие отметки вершин квадратов по формуле 12.

 

hрабi = Нпр - Нi   .                     (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;

hраб1и hраб2— рабочие отметки соседних точек квадрата,

 

Контроль:x1 + х2 = d   .

Полученные точки  нулевых работ после соединения дают линию нулевых работ.

 

Рисунок 7- Картограмма земляных работ

 

Определяем средние рабочие отметки вершин каждой полученной фигуры и заносим в табл.3.  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 табл.3.

 

Таблица 3 - Ведомость вычисления объема земляных работ

 

Фигура	Насыпь			Выемка
	Площадь фигуры S, м2	Средняя рабочая отметка hср, м2	Объем V,м3	Площадь фигуры S, м2	Средняя рабочая отметка hср, м2	Объем V,м3
1	400	1,121	448,4
2	267,568	0,288	77,06	132,432	0,244	32,31
3	4,84	0,027	0,13	395,16	0,399	157,67
4				400	0,516	206,4
5	400	0,635	254
6	59,4	0,07	4,16	340,6	0,48	163,49
7				400	0,78	311,8
8				400	0,394	157,4
9	200	0,178	35,56	200	0,078	15,56
10	1,6	0,015	0,024	398,4	0,239	116,73
11	87,92	0,112	9,88	312,08	0,31	96,7
12	312	0,277	86,424	88	0,154	13,552
13				400	0,378	151,2
14	134,235	0,196	26,31	265,765	0,09	23,76
15	393,77	0,385	151,6	6,23	0,034	0,211
16	400	0,852	340,6

        ∑Н=1434,118                                    ∑=1446,753

Vср= = = 1440.47

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

. = = 1.1%  ≤5%                                          (18)

Разница в объемах насыпи и выемки допустима до 5 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Результатом выполнения данной курсовой работы является развитие у меня навыков самостоятельной работы и закрепление полученных знаний по дисциплине «Геодезия»  В процессе выполнения задания я самостоятельно проанализировала учебную литературу в заданной тематике, приобрела навык проектирования вертикальной планировки строительной площадки, обработки данных геодезических измерений  и оформления графической документации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Клюшин Е.Б. инженерная геодезия / Е.Б.клюшин, М.И. Киселев, Д.Ш. Михелев. – 4-е изд. испр.- М.:Академия, 2000. – 480с.
2. Кулешов Д.А. Инженерная геодезия для  строителей / Д.А. Кулешов, С.Е. Стрельников. – М.: Недра, 1990.- 256с.
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. – 598 с.
5. Большаков В.Д.  Справочник геодезиста: в 2 кн./ В.Д. Большаков, Г.П. Левчук. – М.: Недра, 1975. – 1056 с.