聯(lián)系測量方法

1、精心整理第一章聯(lián)系測量第一節(jié)聯(lián)系測量的定義一、聯(lián)系測量的定義將地面坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到地下，確定地下控制點、控制邊，作為地下控制導線的起算數(shù)據(jù)，這一過程測量工作叫做聯(lián)系測量。將地面平面坐標系統(tǒng)傳遞到地下的測量稱為平面聯(lián)系測量， 簡稱定向。將地面高程系統(tǒng)傳遞到地下的測量稱高程聯(lián)系測量，簡稱導入高程10聯(lián)系測量工作應包括地面趨近導線測量趨近水準測量、 通過豎井斜井通道的定向測量和傳遞高程測量以及地下趨近 導線測量地下趨近水準測量2。二、聯(lián)系測量的任務聯(lián)系測量的任務在于：（1）、確定地下經(jīng)緯儀導線起算邊的坐標方位角；（2）、確定地下經(jīng)緯儀導線起算點的平面坐標 x和y;（3）、確定地下水準點的高程

2、Hf1。前兩項任務是通過平面聯(lián)系測量定向來完成的；第三個任務是通過導入高程來完成的。 這樣就獲得了地下平面與高程測量的起算數(shù)據(jù)1 o第二節(jié)聯(lián)系測量的種類聯(lián)系測量分為平面聯(lián)系測量（簡稱為定向）和高程聯(lián)系測量（簡稱為導入高程）。平面聯(lián)系測量說來可分為兩大類：一類是從幾何原理出發(fā)的幾何定向；另一類是以物理特性為基礎的物理定向 1。幾何定向分為：1、通過平碉或斜井的幾何定向；2、通過一個立井的幾何定向（一井定向）；3、通過兩個立井的幾何定向（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（投點儀）定向；3、用陀螺經(jīng)緯儀定向1。通過平碉或斜井的幾何定向,只需要通過平碉或斜井敷設經(jīng)緯儀

3、導線，對地面和地下進行聯(lián)測 即可1。但是在地鐵工程中由于地下鐵道本身的特點，并沒有平碉或斜井，有的只是豎井（出土井 或下灰井或是更寬敞的明挖車站），因此，通過平碉或斜井的幾何定向在地鐵的平面聯(lián)系測量中一 般不用，只在礦山測量中有應用。在地鐵平面聯(lián)系測量中的導線直接傳遞法、豎直導線定向法的原 理和通過平碉或斜井幾何定向的原理是一樣的1。第三節(jié)幾何定向這里主要講的是立井幾何定向。在立井中懸掛鋼絲垂線由地面向地下傳遞平面坐標和方向的測量工 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，鋼絲的一端固定在地 面，另一端系有定向?qū)Ｓ玫拇骨蜃杂蓱覓煊诙ㄏ蛩?，一般稱作垂球線。再按地面坐

4、標系統(tǒng)求出垂球線的平面坐標及其連線的方位角；在定向水平上把垂球線與地下永久導線點連接起來，這樣便能 將地面的方向和坐標傳遞到地下，而達到定向的目的。因此，可把立井定向工作分為兩個部分：由地面向定向水平投點(簡稱投點)；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10一井定向方法有連接三角形法、四邊形法和適合小型礦井的瞄直法等。 這里僅介紹連接三角形法 1。一、一井定向(一)投點采用連接三角形進行一井定向時，要在井筒內(nèi)掛兩根垂球線。投點時，一般都采用垂球線單重 投點法，即在投點過程中，垂球的重量不變。單重投點可分為兩類：單重穩(wěn)定投點和單重擺動頭點。 單重穩(wěn)定

5、投點法是將垂球放在水桶內(nèi)，使其基本上處于靜止狀態(tài)；在定向水平上測角量邊時均與靜 止的垂球線進行連接。單重擺動投點法則恰恰相反，而是讓垂球自由擺動，用專門的設備觀測垂球 線的擺動，而求出它的靜止位置并加以固定； 在定向水平上連接時，則按固定的垂球線位置進行1。穩(wěn)定投點法，只有當垂球線擺幅很小時才能應用。否則，必須采用擺動投點法1。由地面向定向水平上投點時，由于井筒內(nèi)氣流、滴水等影響，致使垂球線在地面上的位置投到 定向水平后會發(fā)生偏離，一般稱這種線量偏差為投點誤差。由這種誤差而引起的垂球線連線的方向 誤差，叫做“投向誤差”。圖1-1中A和B系兩垂球線在地面的位置，而A/和B/為兩垂球線在定 向水平

6、上偏離后的位置。圖1-1 (a)中表示兩垂球線沿其連線方向偏離，則這種投點誤差對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的同一側(cè)，且在連線的垂直方向上，使 AB方向的投射產(chǎn)生了一個誤差角9 。則1BB'-AA'AB(1-1)(a)(b)(c)圖1-1投點誤差與投向誤差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8可用 下式求得1 :AA' BB'AB(1-2)設AA'=BB' = e, AB=c,且由于8很小，則上式可簡化為:2e 一2 2 8(1-3)c顯然，上述三種投向誤差都是特殊

7、的，而且以第三種情況所引起的投向誤差為最大1。下面簡單介紹一下用垂球線投點而引起的方向誤差。在井筒中用垂球線投點的誤差的主要來(1)、氣流對垂球線和垂球的作用；(2)、滴水對垂球線的影響；(3)、鋼絲的彈性作用；(4)、垂球線的擺動面和標尺面不平行；(5)、垂球線的附生擺動1。用垂球線投向的誤差是通過一個立井幾何定向時，由于垂球線的偏斜，引起的兩垂球線的方向誤差，即投向誤差，以8表示，8值的大小直接與投點誤差e的大小及方向有關(guān)(見圖1-2) 10(a)(b)圖1-2垂球線的投向誤差圖中A、B0垂球線在地面上的位置；A、B垂球線在定向水平上偏斜后的某一位置；eA、eBA、Bo在定向水平上的投點線

8、量誤差；/垂球線的偏斜方向與兩垂球線連線方向的夾角；/ 垂球線在某一偏斜情況下所引起的投向誤差；c兩垂球線之間的距離1利用覘標對中誤差的推導方法可得到1Q''A =:'eAc. 2-eBQ''b "：-' B c. 2(1-4)若兩根垂球線的投點條件相同，即認為eA =eB =e,則總的投向誤差為1丁'- ：A2 £(1-5)，'=士I1 c v由此可知，要減少投向誤差，必須加大兩垂球線間的距離 c和減少投點誤差餓之值。但是由于 井筒直徑的限制，而是c值增大受限，因此只有采取精確投點的方法。在投點時必須采取許多

9、有效 的措施和給予極大的注意，才能達到要求的精度10減少投點誤差的措施主要有：(1)、盡量增大兩垂球線間的距離，并選擇合理的垂球線位置。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的垂球線偏斜可能較大，但是危險方向，即垂直于兩垂球線連線方向上的偏斜卻不大，因而可以減少投向誤差。(2)、盡量減少馬頭門(立井、斜井與平碉的連接部位)處氣流對垂球線的影響。定向時最好 停止風機運轉(zhuǎn)或增設風門，以減小風速。(3)、采用小直徑、高強度的鋼絲，適當加大垂球線重量，并將垂球浸入穩(wěn)定液中。(4)、擺動觀測時，垂球線擺動的方向應盡量與標尺平行， 并適當增大擺幅，但不宜超過100mm(5)、減小滴

10、水垂球線及垂球的影響，在大水桶上加擋水蓋1。1、單重穩(wěn)定投點單重穩(wěn)定投點是假設垂球線在井筒內(nèi)處于鉛垂位置而靜止不動。當井筒不深、滴水不大、井筒內(nèi)氣流緩慢、垂球線擺動很小、具擺幅一般不超過0.4mm寸被采用1?，F(xiàn)將對投點所需主要設備的要求分述如下：(1)、垂球一一以對稱整碼式的垂球為好。每個圓盤的重量最好為10kg或20kg,當井深小于100m時，采用3050kg的垂球，當井深超過100m時，則宜采用50100kg的垂球。(2)、鋼絲一一應采用直徑為0.52mmi勺高強度的優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲。鋼絲上懸掛的重錘重量 應為鋼絲極限強度的60%70%(3)、手搖絞車一一絞車各部件的強度應能承受三倍投點時

11、的荷重，絞車應設有雙閘。(4)、導向滑輪一一直徑不得小于 150mm輪緣做成銳角形的純槽以防止鋼絲脫落，最好采用 滾珠軸承。(5)-定點板一一用鐵片制成。定向時也可不用定點板。(6)、小垂球一一在提放鋼絲時用的，具形狀成圓柱形或普通垂球的形狀均可。(7)、大水桶一一用以穩(wěn)定垂球線，一般可采用廢棄油桶，水桶上應加蓋1。2、鋼絲的下放和自由懸掛的檢查進行測量之前，應該用堅固的木板將井口蓋上，以便安全地進行工作。但須在蓋板上留有孔 隙，讓鋼絲通過，在下放之前必須通知定向水平的人員離開井筒。鋼絲通過滑輪并掛上小垂球后， 慢慢放入井筒內(nèi)。為了檢查鋼絲是否彎曲和減少鋼絲的擺動，鋼絲應通過握成拳狀的手均勻緩

12、慢的下放，每下放50m左右，稍停一下，使垂球擺動穩(wěn)定下來。當收到垂球到達定向水平的信號后，即 停止下放并閘住絞車，將鋼絲卡入定點板內(nèi)。在定向水平上，取下小垂球，掛上定向垂球。此時應 事先考慮到鋼絲因掛上重錘后被拉伸得長度。掛好后，應檢查垂球是否與桶底、桶壁接觸1。垂球線在井筒中的自由懸掛檢查常采用信號圈法和比距法同時進行。信號圈法是在地面上用鐵絲做成直徑為23cm的小圈(信號圈)套在鋼絲上，然后下放，看是否能達到定向水平。使用此方 法時應注意信號圈不能太重及鋼絲擺動， 以免信號圈乘隙通過接觸處。比距法就是用比較井上下兩 垂球線間距離的方法進行檢查。如果井上下所量得的兩垂球線間距離之差不大于 2

13、mnW,便認為是精心整理 自由懸掛的10 3、單重擺動投點單重擺動投點就是觀測垂球線的擺動，找出其靜止位置并固定起來，然后進行連接。目前我 國常采用標尺法和定中盤法。其所需設備和安裝方法基本上和前述穩(wěn)定投點一樣，只不過在定向水 平增設一對觀測垂球線擺動的標尺和具有標尺的定點盤而已。標尺法所用的標尺與帶毫米刻劃的普通標尺一樣1 0當鋼絲下放到定向水平后，將定點盤固定在專門的工作臺上，然后掛上定向垂球，使鋼絲大 致位于空底圓盤中央，在牢固地固定工作臺，并將空底圓盤最后固定在平臺上。觀測垂球線的擺動， 是借助于定點盤上兩個互相正交的小標尺和經(jīng)緯儀來進行的，如圖1-3所示。視線的交角小允許變動于45&

14、#176;135°之間，最理想的為90°。人為地使垂球線在某一角度自由擺動， 用兩臺經(jīng)緯儀T1、 T2分別按標尺M N觀測鋼絲擺動的左右最大位置的讀數(shù)，連續(xù)讀取 13個以上的奇數(shù)讀數(shù)，取其左 右讀數(shù)的平均值，作為鋼絲鉛直狀態(tài)的位置讀數(shù)。同法進行兩次觀測，當較差不大于1mm寸，取其平均值為最終值。然后根據(jù)最終結(jié)果按標尺 M N用經(jīng)緯儀T1、T2來固定鋼絲位置。當用定點盤時， 可將切口薄片放入空底圓盤上，將鋼絲卡放在切口薄片上的對點塊內(nèi)， 利用螺桿移動對點塊，把鋼 絲對準在兩架儀器的視線上并固緊之。用同法觀測另一個垂球線的擺動，并將其固定1。圖1-3用兩架經(jīng)緯儀觀測垂球線的擺動

15、1(二)連接連接三角形法的示意圖如圖1-4所示。由于不能在垂球線 A、B點安設儀器，因此選定井上下 的連接點C與C"從而在井上下形成了以AB為公共邊的三角形ABC?口 ABC , 一般把這樣的三角形 稱為連接三角形。從井上下連接三角形的平面投影圖1-4 (b)可看出，當已知D點坐標及DE邊的方位角和地面三角形各內(nèi)角及邊長時，便可按導線測量計算法，算出 A B在地面坐標系中的坐標 及其連接的方位角。同樣，已知A、B的坐標及連線的方位角和地下三角形各要素時，再測定角S/，就能計算出井下導線起始邊 0E的方位角及點的坐標1。(a) (b) 圖1-4連接三角形示意圖1 在選擇井上下連接點C和

16、C，時，應滿足下列要求：(1)、點C與D及點C，與U應彼此通視，且CD和。0長度應盡量大于20m當CD4長小 于20m時，在C點進行水平角觀測，其儀器必須對中三次，每次對中應將照準部(或基座)位置變 換 120° ;(2)、點C與。應盡可能在AB的延長線上，是三角形的銳角丫應小于1° ,這樣便構(gòu)成最有利 的延伸三角形；(3)、點C與。應適當?shù)目拷罱拇骨蚓€(圖1-4(b)中，地面為B,地下為A),使a/c及b， /c的值應盡量小一些1。1、外業(yè)(1)在連接點C上用測回法測量角度丫和屋 當CDa小于20m時，在C點的水平角觀測，儀器 應對中三次，每次對中應將照準部(或基座)

17、位置變換120。具體的施測方法和限差見表1-110表1-1施測方法及限差1儀器 級別水平角觀測方法測回數(shù)測角 中誤差限差半測回歸零差各測回互差重新對中測回間互差DJ全圓方向觀測法36"12”12”60"D4全圓方向觀測法66"30"30"72"(2)丈量連接三角形的三個邊長 a (a。、b (bz)及c (cQ。量邊應用檢驗過的鋼尺并施加比 長時的拉力，記錄測量時的溫度。 在垂線穩(wěn)定情況下，應用鋼尺的不同起點丈量6次。讀數(shù)估讀到 0.5mm同一邊長各次觀測值的互差不得大于 2mm取平均值作為丈量的結(jié)果1。在垂球線擺動情況下，應將鋼尺沿

18、所量三角形的各邊方向固定，然后用擺動觀測的方法(至少連續(xù)讀取6個讀數(shù))，確定鋼絲在鋼尺上的穩(wěn)定位置，以求得邊長。每次均需用上述方法丈量兩次，精心整理互差不得大于3mm取其平均值彳為丈量結(jié)果10井上、下量得兩垂球線間距離互差，一般應不超過2m吊。如果連接點不是事先埋好而是臨時選定的，那么還應該在點D和D，處測量角度6和6 / ,并且丈量CD與。D，。關(guān)于測角量邊的方法及要求，地面與由近井點到連接點的導線測量相同，井 下則按井下基本控制導線測量要求進行1 o2、內(nèi)業(yè)在進行內(nèi)業(yè)計算前，應對全部記錄進行檢查。內(nèi)業(yè)計算分為兩部分：解算連接三角形各未知 要素及其檢核；按一般導線方法計算各邊的方位角與各點坐

19、標。（1）、三角形的解算對于延伸三角形,垂球出的角度a、B按正弦公式計算：since = -sin'/c 卜（1-6）sin P =Bsin?c ）當0t <2°及P >178°時，可用下列簡化公式計算：P =180 J（P"） （1-7）在計算井下連接三角形時，應用井下定向水平丈量和計算的兩垂球線間距離平差值進行計算 1。（2）、測量和計算正確性的檢核連接三角形三內(nèi)角和a+P +¥應等于180°。一般均能閉合，若尚有微小的殘差時，則可將其平均分配于支及P中1。兩垂球線間距離檢查。設c丈為兩垂線間距離的實際丈量值，c計為其計

20、算值，則：d c丈c計（1-8 ）式中c計可按余弦公式計算： Ic計2 = a2 + b2 2abcos'（ 1-9）當井上連接三角形中d02mm井下連接三角形中d04mmi符合相關(guān)要求時，可在丈量的邊長 a、b及c中分別加入下列改正數(shù)：ddd ,Va = Vb=+Vc= 一 （1-10）333以消除其差值1。（三）一井定向的工作組織一并定向因工作環(huán)節(jié)多，測量精度要求高，同時又要縮短占用井筒的時間，所以須要由很好的工作組織，才能圓滿的完成定向工作10一井定向的工作組織可分為：1、準備工作選擇連接方案，作出技術(shù)預計；定向設備及用具的準備；檢查定向設備及檢驗儀器；預先安裝某些投點設備和將所

21、需用設備等送至定向井口和井下；確定井上下的負責人，統(tǒng)一負責指揮和聯(lián)絡工作1。精心整理2、制定地面的工作內(nèi)容及順序3、制定定向水平上的工作內(nèi)容和順序4、定向時的安全措施在進行聯(lián)系測量時，應特別注意安全，否則極易產(chǎn)生意外事故。為此，必須采取下列措施：在定向過程中，應勸阻一切非定向工作人員在井筒附近停留；提升容器應牢固穩(wěn)妥；井蓋必須結(jié)實可靠的蓋好；對定向鋼絲必須事先仔細檢查，放提鋼絲時，應事先通知井下，只有當井下人員撤出井筒后才 能開始；吹求未到井底或地面時，井下人員均不得進入井筒；下放鋼絲時應嚴格遵守均勻慢放等規(guī)定，切忌時快時慢和猛停，因為這樣最易使鋼絲折斷；應向參加定向工作的全體人員反復進行安全

22、教育，以提高警惕。在地面工作的人員不得將任何東西掉入井內(nèi)，在井蓋工作的人員均應配帶安全帶；定向時，地面井口自始至終不能離人，應有專人負責并上下聯(lián)系105、定向后的技術(shù)總結(jié)定向工作完成后，應認真總結(jié)經(jīng)驗，并寫出技術(shù)總結(jié)，同技術(shù)設計書一起長期保存。 定向后的 技術(shù)總結(jié)，首先應對技術(shù)設計書的執(zhí)行情況作簡要說明，指出在執(zhí)行中遇到的問題、更改的部分和 原因。其次編入下列內(nèi)容：定向測量的實際時間安排，參加定向的人員分工；地面連接導線的計算成果及精度；定向的內(nèi)業(yè)計算及精度評定；定向測量的綜合評述和結(jié)論10二、兩井定向當施工地區(qū)有兩個立井，且兩井在定向水平上相通并能進行測量時，就要采用兩井定向。兩井定向就是在

23、兩井筒中各掛一根垂球線， 如圖1-5所示。此兩垂球線在地面上下連線的坐標方位角保 持不變，如通過地面測量確定此兩垂球線的坐標， 并計算其連線的坐標方位角后，再在井下通道中， 用經(jīng)緯儀導線對兩垂球線聯(lián)測，取一假定坐標系統(tǒng)來確定地下兩垂球線的假定方位角，然后將其與 地面上確定的坐標方位角相比較，其差值便是地下假定坐標系統(tǒng)和地面坐標系統(tǒng)的方位差，這樣便可確定地下導線在地面坐標系統(tǒng)中的坐標方位角。. i 圖1-5兩井定向示意圖1兩井定向時，由于兩垂球線間的距離大大增加，因而有投點誤差引起的投向誤差也大大減少， 見公式1-5,這是兩井定向最大的優(yōu)點。（一）兩井定向的外業(yè)1、投點在兩個豎井中各懸掛一根垂球

24、線 A和Bo投點設備和方法與一井定向時相同， 一般采用單重穩(wěn) 定投點。2、地面連接測量從近井點K分別向兩垂球線 A B測設連接導線K-H- I-A及K-H-B,以確定A B的坐標和 AB的坐標方位角。連接導線敷設時，應使其具有最短的長度并盡可能沿兩垂球線連線的方向延伸， 因為此時量邊誤差對連線的方向不產(chǎn)生影響。導線可采用一級或二級導線。3、井下連接測量在井下定向水平，測設經(jīng)緯儀導線 A-1-2-3-4-B ,導線可采用7"或15”基本控制導線。（二）兩井定向的內(nèi)業(yè)計算1、根據(jù)地面連接測量的結(jié)果，計算兩垂球連線的方位角及長度按一般計算方法，算出兩垂球線的的坐標 xa、y- xb、yB,

25、根據(jù)算出的坐標，計算 AB的方位角 及長度：精心整理yB Tasin 二 abXb -XaCOS： AB(1-11 )2、根據(jù)假定坐標系統(tǒng)計算井下連接導線假設A為坐標原點，A1邊為X，軸方向，即Xa，yA，=0, 5也=00 00/ 00"1yBSin 二- AB(1-12)x AB22=；=(XB) (yB)COS： AB'3、測量和計算的檢驗用比較井上和井下算得的兩垂球線間距離 c與J進行檢查。由于兩垂球的向地心性，差值Ac.H 、c = c (c'+c) (1-13)R式中H-一井筒深度；R地球的曲率半徑1。c應不超過井上、井下連接測量中誤差的兩倍1O Oic&

26、lt;2J-RyZ m遍 +£mjcos2% (1-14)式中m :井上、井下連接導線的測角中誤差；Rxi 井上、井下連接導線各點(不包括近井點到結(jié)點)到 AB連線的垂直距離;mli 井上、井下連接導線各邊(不包括近井點到結(jié)點)的量邊誤差;巴 井上、井下各導線邊與 AB連線的夾角1。4、按地面坐標系統(tǒng)計算井下導線各邊的方位角及各點的坐標1«A1 =«AB -aAB'=ia (1-15)其他邊的坐標方位角為:式中：i該邊在假定坐標系中的假定方位角10根據(jù)起算數(shù)據(jù)Xa、Na、口ai與地下導線的測量數(shù)據(jù)重新計算地下連接導線點的坐標。將地面與地下求得的B點坐標相比

27、較，如果其相對閉合差符合所采用連接導線的精度時，可將坐標增量閉合差按地下連接導線邊長成比例反號加以分配，因地面連接導線精度較高，可以不加改正。5、兩井定向應獨立進行，立差不得超過 1，取兩次獨立定向計算結(jié)果的平均值作為兩井定向地下連接導線的最終值1o第四節(jié)陀螺經(jīng)緯儀定向一、概述陀螺經(jīng)緯儀是將陀螺儀和經(jīng)緯儀組合的儀器。由于不受時間和環(huán)境的限制，同時觀測簡單方便、 效率高，而且能保證較高的定向精度， 所以是一種先進的定向儀器。就礦山而言，它完全可以取代國內(nèi)礦山測量沿用百年之久的幾何定向法，克服了幾何定向法要占用井筒而造成停產(chǎn)、耗費大量人力、物力和時間等缺點1 0二、自由陀螺儀的特性沒有任何外力作用

28、，并具有三個自由度的陀螺儀稱為自由陀螺儀。自由陀螺儀有兩個特性：(1)、陀螺軸在不受外力矩作用時，它的方向始終指向初始恒定方位，即所謂定軸性。(2)-陀螺軸在受外力作用時，將產(chǎn)生非常重要的作用一一“進動”，即所謂進動性1。三、陀螺經(jīng)緯儀的定向方法(一)陀螺經(jīng)緯儀定向的作業(yè)過程1、在地面已知邊上測定儀器常數(shù)由于陀螺儀軸衰減微弱的擺動系數(shù)保持不變， 故其擺動的平均位置可以認為是假想的陀螺儀軸 的穩(wěn)定位置。實際上，因為陀螺儀軸與望遠鏡光軸及觀測目鏡分劃板零線所代表的光軸通常不在同 一豎直面中，所以假想的陀螺儀軸的穩(wěn)定位置通常不與地理子午線重合。二者的夾角稱為儀器常數(shù)，一般用表示。如果陀螺儀子午線位于

29、地理子午線的東邊，為正；反之，則為負。儀器常數(shù)可以在已知方位角的精密導線邊或三角網(wǎng)邊上直接測出來。圖 1-6(a)中精密導線 邊CD之地理方位角為Ao。若在C點安置陀螺經(jīng)緯儀，通過陀螺運轉(zhuǎn)和觀測可求出 CD邊的陀螺方位角與 (測定陀螺方位角的具體方法將在下面敘述)，可按下式求出儀器常數(shù)： = A0 -3T (1-17)所以，測定儀器常數(shù)實際上是測定已知邊的陀螺方位角。 在下井定向前，在已知邊上測定儀器 常數(shù)應進行23次，各次之間的互差對于 GAK-1、JT15等型號的儀器應小于40"。每次測量后，要 停止陀螺運轉(zhuǎn)1055min,經(jīng)緯儀度盤應變換180° / (23) 1。(

30、a) (b)圖1-6陀螺儀定向示意圖12、在井下定向邊上測定陀螺方位角井下定向邊的長度應大于50m在圖1-6 (b)中，儀器安置在。點上，可測出。丁邊的陀螺方位角二則定向邊的地理方位角A為： IA=aT'+A (1-18)測定定向邊陀螺方位角應獨立進行兩次，其互差對GAK-1、JT15型儀器應小于40"103、儀器上井后重新測定儀器常數(shù)儀器上井后，應在已知邊上重新測定儀器常數(shù) 23次。前后兩次測定的儀器常數(shù)，其中任意兩 個儀器常數(shù)的互差對 GAK-1、JT15型儀器應小于40" o然后求出儀器常數(shù)的最或然值，并按白塞爾公式m = 土 用 來評定一次測定中誤差。式中n

31、為測定儀器常數(shù)的次數(shù)1。；n -14、求算子午線收斂角一般地面精密導線邊或三角網(wǎng)邊已知的是坐標方位角口。,需要求算的井下定向邊，也是要求出其坐標方位角a,而不是地理方位角 A因此還需要求算子午線收斂角V1o如圖1-6 (a)所示，地理方位角和坐標方位角的關(guān)系為：Ao =% +¥。(1-19)子午線收斂角九的符號可由安置儀器點的位置來確定，即在中央子午線以東為正，以西為負;其值可根據(jù)安置儀器點的高斯平面坐標求得1 05、求算井下定向邊的坐標方位角由圖1-6及式(1-17)、(1-19)可得： = A0 _aT =o(0 十70(1-20)井下定向邊的坐標方位角則為： = A>=u

32、T'+ 平一>(1-21 )式中平儀器常數(shù)的平均值10若將式(1-20)的儀器常數(shù)值代入上式，可寫出：a =o(0 _3T -aT') +6y (1-22)其中，6y = ¥0 -¥表示地面和井下安置陀螺儀地點的子午線收斂角的差數(shù)，可按下式求得：(y。y) (1-23)式中6.州單位為s； N=32.23tan邛(當?shù)孛婧偷叵露ㄏ螯c的距離不超過510kmi緯度小于60°時采用)；中為當?shù)氐木暥?；yo和y為地面和地下定向點的橫坐標(km) 1。(二)陀螺儀懸掛零位觀測懸掛零位是指陀螺馬達不轉(zhuǎn)時，陀螺靈敏部受懸掛帶和導流絲扭力作用而引起扭擺的平衡

33、位 置，就是扭力矩為零的位置。這個位置應在目鏡分劃板的零刻劃線上。 在陀螺儀觀測工作開始之前 和結(jié)束后，要作懸?guī)Я阄挥^測，相應稱為測前零位和測后零位觀測1。測定懸?guī)Я阄粫r，先將經(jīng)緯儀整平并固定照準部，下放陀螺靈敏部從讀數(shù)目鏡中觀測靈敏部的 擺動，在分劃板上連續(xù)讀三個逆轉(zhuǎn)點讀數(shù)，估讀到0.1格(當陀螺儀較長時間未運轉(zhuǎn)時，測定零位之前，應將馬達開動幾分鐘，然后切斷電源，帶馬達停止轉(zhuǎn)動后在下放靈敏部)。觀測過程如圖1-7 所示1。i按下式計算零位:J/ 41 a1 a32(2+ a2)(1-24)式中的a1、a2、a3為逆轉(zhuǎn)點讀數(shù)，以格計1。圖1-7零位觀測1同時還需用秒表測定周期，即光標像穿過分劃

34、板零刻劃線的瞬間啟動秒表，待光標像擺動一周 又穿過零刻劃線的瞬間制動秒表，其讀數(shù)稱為自由擺動周期丁3。零位觀測完畢，鎖緊靈敏部。如測 前與測后懸掛零位變化在土 0.5格以內(nèi)，且自擺周期不變，則不必進行零位校正和加入改正 1。如零位變化超過土 0.5格就要進行校正。因為這時用“零”線來跟蹤靈敏部時懸掛帶上的扭矩 不完全等于零，會使靈敏部的擺動中心發(fā)生偏移。 如陀螺定向時地面、地下所測得的零位變化超過 0.5格時，應加入改正數(shù)。零位改正值的計算公式為：口=九”0( (1-25)式中Aa零位變動，Aa = mh,其中m為目鏡分劃板分劃值，h為零位格數(shù)；零位改正系數(shù),，其中T、T分別為跟蹤和不跟蹤擺動

35、周期1o精心整理精心整理(三)粗略定向在測定已知邊和定向邊的陀螺方位角之前， 必須把經(jīng)緯儀望遠鏡視準軸置于近似北方， 也就是 所謂粗略定向。配有粗定向羅盤的陀螺儀，可用羅盤來達到粗定向的目的。 如在已知邊上測定儀器 常數(shù)時，可利用已知邊的坐標方位角及儀器站的子午線收斂角來直接尋找近似北方。 當在未知邊上 定向，且儀器本身又無粗定向羅盤附件時，則可利用儀器本身來尋找北方 1。粗略定向最常用的方法為兩個逆轉(zhuǎn)點法。 儀器在測站安置好后，將經(jīng)緯儀視準軸大致擺在北方 向后，起動陀螺馬達，達到額定轉(zhuǎn)速后，下放陀螺靈敏部，松開經(jīng)緯儀水平制動螺旋，用手轉(zhuǎn)動照 準部跟蹤靈敏部的擺動，使陀螺儀目鏡視場中移動著的光

36、標像與分劃板零刻劃線隨時重合。當接近擺動逆轉(zhuǎn)點時，光標像移動慢下來，此時制動照準部，改用水平微動螺旋繼續(xù)跟蹤，達到逆轉(zhuǎn)點時， 讀取水平度盤讀數(shù)U1；松開制動螺旋，按上述方法繼續(xù)向相反方向跟蹤， 到達另一逆轉(zhuǎn)點時，在讀 取水平度盤讀數(shù)U20鎖緊靈敏部，制動陀螺馬達，按下式計算近似北方在水平度盤上的讀數(shù)1 :1N' = (u1 +u2) (1-26) 2轉(zhuǎn)動照準部，把望遠鏡擺在NT讀數(shù)位置，再加上儀器常數(shù)和子午線收斂角，這時視準軸就指 向近似北方。此法大約在10min內(nèi)完成，指北精度可達到土 3/ 1。(四)精密定向精密定向就是精確測定已知邊和定向邊的陀螺方位角。精密定向方法可分為兩大類：

37、一類是儀器照準部處于跟蹤狀態(tài)，即多年來國內(nèi)外都采用的逆轉(zhuǎn)點法； 另一類是儀器照準部固定不動，國內(nèi) 外研究和提出的方法很多，如中天法、時差法、擺幅法等。.目前普遍使用的是中天法1o1、逆轉(zhuǎn)點法采用逆轉(zhuǎn)點法觀測時，陀螺經(jīng)緯儀在一個測站的的操作程序如下：(1)、嚴格整置經(jīng)緯儀，架上陀螺儀，以一個測回測定待定或已知測線的方向值，然后將儀器 大致對北方。(2)、鎖緊擺動系統(tǒng)，啟動陀螺馬達，待達到額定轉(zhuǎn)速后，下放陀螺靈敏部，進行粗略定向。 制動陀螺并托起鎖緊，將望遠鏡視準軸轉(zhuǎn)到近似北方位置， 固定照準部。把水平微動螺旋調(diào)整到行 程范圍的中間位置。(3)、打開陀螺照明，下放陀螺靈敏部，進行測前懸?guī)Я阄挥^測，

38、同時用秒表記錄自擺周期丁3。零位觀測完畢，托起并鎖緊靈敏部。(4)、啟動陀螺馬達，達到額定轉(zhuǎn)速后，緩慢下放靈敏部到半脫離位置，稍停數(shù)秒鐘，在全部 下放。如果光標像移動過快，再使用半脫離阻尼限幅，使擺幅大約在1。3。范圍為宜。用水平微動螺旋微動照準部，讓光標像與分劃板零刻劃線隨時重合，即跟蹤。跟蹤要做到平穩(wěn)和連續(xù)，切忌跟蹤不及時，例如時而落后于靈敏部的擺動，時而又很快趕上或超前很多，這些情況都會影響結(jié)果 的精度。在擺動到達逆轉(zhuǎn)點時，連續(xù)讀取5個逆轉(zhuǎn)點讀數(shù)U1、U2U5(見圖1-8)。然后鎖緊靈敏部， 制動陀螺馬達。跟蹤時，還需用秒表測定連續(xù)兩次同一方向經(jīng)過逆轉(zhuǎn)點的時間，稱為跟蹤擺動周期T10擺動

39、平衡位置在水平度盤上的平均讀數(shù) NT,稱為陀螺北方向值，用下式計算：N11 ,U1 - U3 =2( 丁42)N2N33T州(3+ U4)1，,一NT = (N1 +N2 + N3) (1-28)3陀螺儀相鄰擺動中值及間隔擺動中值的互差，對15"級儀器應分別不超過20”和30"(5)、測后零位觀測，方法同測前零位觀測。(6)、以一測回測定待定或已知測線的方向值，測前測后兩次觀測結(jié)果的互差對于J2、J6級經(jīng)緯儀分別不得超過10"和25"。取測前測后兩測回的平均值作為測線方向值1。圖1-8用逆轉(zhuǎn)點觀測1圖1-9用中天法觀測12、中大法此法要求起始近似定向達到

40、土 15/以內(nèi)。在整個觀測過程中，經(jīng)緯儀照準部都固定在這個近似 北方向上。中天法陀螺儀定向時一個測站的操作程序如下：(1)、嚴格整置經(jīng)緯儀，架上陀螺儀，以一個測回測定待定或已知測線的方向值，然后將儀器 大致對北方。(2)、進行粗略定向。將經(jīng)緯儀照準部固定在近似北方NT上，并記錄下NT值。在整個定向過程中，照準部始終固定在這個方向上。(3)、測前零位觀測。方法同逆轉(zhuǎn)點法所述。(4)、啟動陀螺馬達，待達到額定轉(zhuǎn)速后下放靈敏部，經(jīng)限幅，是光標像擺幅不超過目鏡視場(擺幅在+8格和-8格左右較好)。然后按下列順序進行觀測(見圖 1-9):靈敏部指標線經(jīng)過分劃板零刻劃線時啟動專用秒表，讀取中天時間3;靈敏

41、部指標線到達逆轉(zhuǎn)點時，在分劃板上讀取擺幅讀數(shù)as靈敏部指標線返回零刻劃線時讀秒表上中天時間t2；靈敏部指標線到達另一逆轉(zhuǎn)點時讀擺幅讀數(shù) aw；靈敏部指標線返回零刻劃線時再讀秒表上中天時間13；重復進行上述操作，一次定向需連續(xù)測定 5次中天時間。記錄不跟蹤擺動周期 T20觀測完畢， 托起并鎖緊靈敏部，制動陀螺馬達。(5)、測后零位觀測方法同前。(6)、以一個測回測定待定或已知測線方向值。前、后兩測回的限差要求同逆轉(zhuǎn)點法定向。取前、后兩次的平均值作為測線方向值1o基本計算如下：擺動半周期：Te =t2 -t1, Tw =t3 -t2時間差：力=Te -Tw擺幅值:aE +|aWa 二2近似北方偏離

42、平衡位置的改正數(shù)為：N =cMt (1-29)擺動平衡位置在水平度盤上的讀數(shù)(陀螺北方向值)應為:Nt =N'+AN =N'+ca& (1-30)式中c比例系數(shù)1 oc值的測定和計算方法如下：利用實際觀測數(shù)據(jù)求才c值把經(jīng)緯儀照準部擺在偏東10/和偏西10/左右，分別用中天法觀測，求出時間差 31和占2, 以及擺幅值a1和a,可列出如下方程式，以求解 c值。解之得：(1-31)N2'-N1'c 二a1：t1 -a2 t2c值與地理緯度有關(guān)，在同一地區(qū)南北不超過 500km范圍以內(nèi)可使用同一 c值，超過這個范圍精心整理須重新測定。隔一定時間后應抽測檢查1 利

43、用擺動周期計算比例系數(shù)c(1-32)二 T12c = m 不2 T23式中m分劃板分劃值;T1跟蹤擺動周期；T2不跟蹤擺動周期1第五節(jié)導入高程一、導入高程的實質(zhì)高程聯(lián)系測量的任務，就在于把地面的高程系統(tǒng)，經(jīng)過平碉、斜井或立井傳遞到地下高程測 量的起始點上。所以我們就稱之為導入高程1 0導入高程的方法隨開拓的方法不同而分為：1、通過平碉導入高程；2、通過斜井導入高程；3、通過立井導入高程1。通過平碉導入高程，可以用一般井下幾何水準測量來完成。其測量方法和精度與井下水準相同 10通過斜井導入高程，可以用一般三角高程測量來完成。其測量方法和精度與井下基本控制三 角高程測量相同1。通過立井導入高程，是

44、采用一些專門的方法來完成的。 在討論這些方法之前，先來看這些方法 的共同基礎。設在地面井口附近一點 A,其高程H為已知，一般稱A點為近井水準基點(見圖1-10)。 在井底車廠中設一點B,其高程待求。在地面與井下安置水準儀，并在A、B兩點所設立的水準尺上讀取讀數(shù)a及b。如果我們知道了地面和井下兩水準儀視線之間的距離l ,則A、B兩點的高差h可按下式求出：h=la + b = l + (b-a) (1-33)有了 h,當然就能算出B點在統(tǒng)一坐標系統(tǒng)中的高程為：.,Hb =Ha -h (1-34)因此，通過立井導入高程的實質(zhì)，就是如何來求得 l的長度。所以有人把叫做井深測量，就是 這個緣故10圖1-

45、10通過立井導入高程1二、長鋼尺導入高程目前在國內(nèi)外使用的長鋼尺有 500m 800m 1000等幾種1。用長鋼尺導入高程的設備及安裝如圖1-11所示。鋼尺通過井蓋放入井下，圖1-11用長鋼尺導入高程1到達井底后，掛上一個垂球，以拉直鋼尺，使之居于自由懸掛位置。垂球不宜太重，一般以 10kg 為宜。下放鋼尺的同時，在地面及井下安平水準儀，分別在A、B兩點所立水準尺上讀取讀數(shù)a和b,然后將水準儀照準鋼尺。當鋼尺掛好后，井上、下同時讀取m和n0同時讀數(shù)可避免鋼尺移動所產(chǎn)生的誤差。最后再在 A、B水準尺上讀數(shù)，以檢查儀器高度是否發(fā)生變動。還應用點溫計測定 井上、下的溫度t1、t2。根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)，

46、就能求得 A B兩點之高差為：h =(m-n)+ (b-a) + 工 &L (1-35)式中工&L為鋼尺的總改正數(shù)，它包括尺長、溫度、拉力和鋼尺自重等四項改正數(shù)。即 1精心整理L LL=LLk +ALt +ALp +ALc (1-36)如無長鋼尺時，也可將幾根50m的短鋼尺牢固地連接起來，然后進行比長，當作長鋼尺使用， 同樣可取得很好的效果10導入高程均需獨立進行兩次，也就是說在第一次進行完畢后，改變其井上下水準儀的高度并移動鋼尺，用同樣的方法再作一次。兩次的差值應符合相關(guān)的測量規(guī)范1o三、長鋼絲導入高程目前我國長鋼絲甚少，當井筒較深時，采用短鋼尺相接的辦法也不方便。因此，常采

47、用鋼絲法 導入高程。用鋼絲導入高程時，因為鋼絲本身不像鋼尺一樣有刻度，所以不能直接量出長度l ,須在鋼絲上用特制的標線夾，在井上、下水準儀視線水平做出標記m和n,然后將鋼絲提升到地面，用光電測距儀、鋼尺或井口附近設置專門的量長臺來丈量兩標記之間的距離1。采用光電測距儀或鋼尺在地面測量時， 可在平坦地面上將鋼絲拉直，并施加與導入高程時給鋼 絲所加的相同的拉力，依據(jù)鋼絲上的標記 m n,在實地上打木樁用小釘做出標志，然后用光電測 距儀或鋼尺丈量兩標志 m n之間的距離。當在井口附近設置量長臺時，在量長臺上設置一根比長 過的鋼尺，隨著鋼絲的提升，分段丈量兩標志m n之間的距離1。長鋼絲導入高程同樣應

48、獨立進行兩次，兩次測量差值的容許值和鋼尺導入高程相同1。四、光電測距儀導入高程用光電測距儀導入高程的原理如圖1-12所示。測距儀G安置在井口附近處， 圖1-12光電測距儀導入高程1在井架上安置反射鏡 E (與水平面成45。角),反射鏡F水平置于井底。用儀器測得光程長S(S=GE+EF ),儀器G至反射鏡E的距離為l (l=GE),由此得井深H為：H =S l +AL (1-37)式中AL 光電測距儀的氣象、儀器常數(shù)等總改正數(shù)1。在井上、下分別安置水準儀，讀取立于 E、A及F、B處水準尺的讀數(shù)e、a和f、b。則水準基 點A B之間的高差為：h = H -(a-e) +b-f (1-38)則B點的

49、高程為：.,Hb =Ha -h (1-39)上述測量應重復進行兩次，其差值應符合相關(guān)要求10第六節(jié)聯(lián)系測量精度要求I./一、地鐵交通工程聯(lián)系測量精度和技術(shù)要求(一)一般規(guī)定聯(lián)系測量工作應包括地面趨近導線測量、趨近水準測量、通過豎井、斜井、通道的定向測量和傳遞高程測量以及地下趨近導線測量、地下趨近水準測量。定向測量宜采用下列方法：1、鉛垂儀陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向；2、聯(lián)系三角形定向；3、導線定向測量；4、鉆孔投點定向2。傳遞高程測量宜采用下列方法：1、鋼尺鋼絲法；2、水準測量；23、光電測距三角高程測量定向和導入高程測量應在隧道掘進 50ml 100150m寸和距貫通面150m200時分別進行一次，取 三次測量成果的加權(quán)平均值，指導隧道貫通2o貫通面一側(cè)的隧道長度大于1000m寸應提高定向測量精度提高定向測量精度，一般可采取在貫通距離約1/2處通過鉆孔投測坐標點或加測陀螺方位角等方法2。定向測量的地下定向邊不應少于2條，傳遞高程的地下近井高程點不應少于2個，并應對地下定 向邊問和高程點間的幾何關(guān)系進行檢核2o（二）地面趨近導線測量地面趨近導線應附合在精密導線點上。近井點應與GPS（或精密導線點通視，并應使定向具有