Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 1 của giáo trình Trắc địa mỏ (Ngành Kỹ thuật khai thác mỏ) cung cấp cho học viên những kiến thức về: các hệ tọa độ dùng trong trắc địa; bản đồ, bình đồ, mặt cắt địa hình; các phương pháp biểu diễn địa hình; các dạng đo đạc cơ bản;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Th.s Lê Thị Thu Hoàng (Chủ biên) Th.s Trần Xuân Thủy Th.s Ngơ Thị Hài GIÁO TRÌNH TRẮC ĐỊA MỎ DÙNG CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT KHAI THÁC MỎ (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH - 2014 MỤC LỤC TT Nội dung Trang Mục lục Bài mở đầu Chương 1: Những khái niệm 1.1 Hình dáng, kích thước trái đất 1.2 Các hệ tọa độ dùng trắc địa 10 1.3 Bản đồ, bình đồ, mặt cắt địa hình 14 1.4 Tỷ lệ đồ 15 1.5 Các phương pháp biểu diễn địa hình 18 1.6 Định hướng đường thẳng 21 1.7 Bài toán trắc địa thuận toán trắc địa nghịch 24 Chương 2: Các dạng đo đạc 28 2.1 Đo góc 28 2.2 Đo khoảng cách 44 2.3 Đo độ cao 54 Chương 3: Lưới khống chế mặt 64 3.1 Khái niệm 64 3.2 Lưới khống chế đo vẽ 67 Chương 4: Lưới khống chế độ cao 80 4.1 Khái niệm 80 4.2 Lưới khống chế độ cao kỹ thuật 81 Chương 5: Đo vẽ đồ, mặt cắt ứng dụng đồ 85 5.1 Khái niệm 85 5.2 Đo vẽ đồ 85 5.3 Đo vẽ mặt cắt 90 5.4 Ứng dụng đồ 93 Chương 6: Trắc địa mỏ lộ thiên 100 6.1 Khái niệm công tác trắc địa mỏ lộ thiên 100 6.2 Lưới khống chế mặt mỏ lộ thiên 100 6.3 Lưới khống chế độ cao 110 6.4 Đo vẽ chi tiết mỏ lộ thiên 111 6.5 Phương pháp tính khối lượng mỏ lộ thiên 114 Chương 7: Trắc địa mỏ hầm lò 121 7.1 Khái niệm cơng tác trắc địa mỏ hầm lị 121 7.2 Lưới khống chế mặt 122 7.3 Lưới khống chế độ cao 127 7.4 Công tác cho hướng đào lò 130 7.5 Đo vẽ chi tiết hầm lò 142 7.6 Lập bổ sung đồ khai thác 146 Tài liệu tham khảo 147 Bài mở đầu Khái niệm ngành Trắc địa Trắc địa ngành khoa học nghiên cứu hình dạng kích thước đất, bề mặt tự nhiên đất, phương pháp đo đạc, xử lý số liệu, thành lập đồ, bình đồ Tùy theo quy mô, đối tượng phương pháp nghiên cứu khác mà trắc địa chia làm lĩnh vực như: Trắc địa cao cấp: Có nhiệm vụ nghiên cứu hình dạng, kích thước tồn vùng rộng lớn bề mặt trái đất nghiên cứu biến động vỏ đất,… Trắc địa địa hình - địa chính: Có nhiệm vụ nghiên cứu quy trình cơng nghệ thành lập đồ địa hình phương pháp đo vẽ trực tiếp phương pháp sử dụng ảnh chụp từ máy bay hay ảnh vệ tinh Trắc địa cơng trình: Có nhiệm vụ nghiên cứu phương pháp trắc địa khảo sát địa hình phục vụ thiết kế cơng trình, thi cơng, theo dõi q trình biến dạng cơng trình xây dựng Trắc địa ảnh: Chuyên nghiên cứu phương pháp chụp ảnh bề mặt trái đất (chụp ảnh mặt đất, chụp ảnh hàng không) để thành lập đồ địa hình Trắc địa đồ: Nghiên cứu phương pháp biểu thị, biên tập, trình bày, in sử dụng loại đồ chuyên ngành (bản đồ địa lý, địa hình, ) Trắc địa mỏ - cơng trình: Nghiên cứu phương pháp trắc địa khảo sát địa hình phục vụ thiết kế, xây dựng cơng trình, khai thác theo dõi q trình biến dạng cơng trình xây dựng Riêng với ngành mỏ trắc địa mỏ ngành học phục vụ cho công nghiệp khai thác mỏ, khâu then chốt quan trọng tồn q trình cơng nghệ từ thăm dò mỏ, thiết kế, xây dựng, khai thác giải thể mỏ khai thác hết tài ngun Trắc địa mỏ đóng vai trị hoa tiêu tiến trình khai thác mỏ Chính ngành địi hỏi tập trung tởng hợp kiến thức đầy đủ trắc địa, địa chất, kỹ thuật khai thác, kinh tế mỏ, môi trường mỏ để giải nhiệm vụ kỹ thuật mỏ giai đoạn khác Vai trị ngành trắc địa Cơng tác trắc địa đóng vai trò quan trọng hầu hết lĩnh vực kể kinh tế quốc phòng Đối với lĩnh vực anh ninh, quốc phịng đồ địa hình tài liệu quan trọng việc lập kế hoạch huy tác chiến Đối với ngành xây dựng, giao thơng, thuỷ lợi, địa chất, khí tượng, cơng tác trắc địa đóng vai trị quan trọng giai đoạn: khảo sát, thiết kế, thi cơng, theo dõi nghiệm thu cơng trình Trong giai đoạn quy hoạch, tùy theo quy hoạch tổng thể hay chi tiết mà người ta sử dụng tỷ lệ đồ thích hợp để vạch phương án quy hoạch, kế hoạch tổng quát khai thác sử dụng cơng trình Trong giai đoạn khảo sát thiết kế, trắc địa tiến hành xây dựng lưới khống chế trắc địa (lưới khống chế mặt lưới khống chế độ cao), đo vẽ đồ, bình đồ mặt cắt địa hình phục vụ cho việc chọn vị trí, lập phương án xây dựng thiết kế kỹ thuật cơng trình Trong giai đoạn thi công, trắc địa tiến hành công tác xây dựng lưới trắc địa cơng trình, để bố trí cơng trình mặt đất theo thiết kế Kiểm tra, theo dõi q trình thi cơng, đo biến dạng đo vẽ hồn cơng cơng trình để kiểm tra vị trí, kích thước cơng trình xây dựng Trong giai đoạn quản lý khai thác sử dụng công trình, trắc địa thực cơng tác đo thơng số biến dạng cơng trình đo lún, độ nghiêng độ chuyển vị cơng trình Từ thơng số biến dạng kiểm chứng công tác khảo sát, thiết kế, đánh giá mức độ ổn định chất lượng công trình Lịch sử phát triển ngành Trắc địa Trên giới, Sự phát sinh phát triển ngành trắc địa nhu cầu đời sống người Vào khoảng 3000 năm trước công nguyên, sông Nin Ai cập hàng năm nước lũ thường dâng lên xoá bỏ ranh giới ruộng mương hai bên bờ Khi nước rút đi, người phải tiến hành công việc chia lại đất đai Do mà kiến thức đo đạc phát sinh phát triển từ Sau Ai cập nước cở Hy lạp có văn hoá phát triển mạnh Người Hy lạp người nghiên cứu hình thể đất, cho đất có dạng hình cầu Vào khoảng thời gian 276 đến 194 trước công nguyên nhà thiên văn học Êratôsten đo độ dài kinh tuyến đất Từ kỷ XI sau công nguyên, Nga xuát công việc đo dài, phân chia đất đai Thế kỷ XVI nhà tốn học Meccatơ tìm phương pháp chiếu để vẽ đồ gọi phép chiếu Meccatơ Thế kỷ XVII nhà bác học Vecnia phát minh du xích Thế kỷ XVIII, nhà bác học Delambre Machian đo độ dài kinh tuyến qua Paris đặt đơn vị đo chiều dài mét: 1m = 1/ 40 000 000 độ dài kinh tuyến qua Pari Thế kỷ XIX, nhà bác học Gauss đề phương pháp số bình phương nhỏ tìm phương pháp để vẽ đồ Năm 1940 giáo sư F.N Kraxopski tính kích thước đất mà ngày ta dùng Ngày với kỹ thuật đại, kiến thức chụp ảnh, sóng điện tử, sóng ánh sáng, máy tính điện tử ứng dụng công tác trắc địa Ở Việt Nam, kiến thức đo đạc ứng dụng từ dựng nước Người Lạc việt vượt biển tới Inđônêxia để trao đởi hàng hố Nhà nước Âu Lạc tiến hành xây dựng thành Cở loa dài nghìn trượng quanh co xoáy ốc Thời nhà Đinh, Lê xây dựng kinh Hoa Lư (Ninh Bình) Đến thời nhà Lý, Lý Công Uẩn cho dời đô Thăng Long, đào sông Tô Lịch Đặc biệt thời nhà Lê, năm 1467 Lê Thánh Tôn cho người khảo sát đo vẽ đồ đất nước Đến năm 1469 vẽ đồ nước ta, đồ nước Đại Việt thời Hồng Đức Trong thời gian kháng chiến chống Pháp, công tác đo đạc chủ yếu sử dụng quốc phòng Sau chiến thắng Điện Biên Phủ, miền Bắc hồn tồn giải phóng vấn đề đo đạc đặc biệt ý Năm 1959 thành lập “ cục đo đạc đồ” tiến hành lập lại toàn mạng lưới đo đạc toàn miền Bắc, đo vẽ đồ vùng Công tác trắc địa sử dụng ngành kinh tế như: Giao thông, thuỷ lợi, xây dựng, nông lâm nghiệp, địa chất, quốc phịng Cơng tác đào tạo cán trắc địa ý, việc cử người học nước ngoài, từ năm 1962 nước ta có đào tạo kỹ sư trắc địa bậc Trung học, sơ cấp đo đạc đào tạo nhiều trường nước Đặc biệt sau ngày giải phóng miền Nam, đất nước hồn tồn độc lập Nhà nước cho tiến hành việc đo vẽ tồn lãnh thở, cơng tác trắc địa ứng dụng rộng rãi tất ngành nước Nhà nước ý đầu tư cho tiến khoa học kỹ thuật ngành tiến kịp với công nghệ đại Thế giới Chương NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Hình dáng, kích thước Trái đất 1.1.1 Hình dạng tự nhiên Bề mặt tự nhiên trái đất có hình dạng phức tạp có diện tích khoảng 510.575.000 km2, đại dương chiếm 71,8% lục địa chiếm 28,2% Độ cao trung bình lục địa so với mực nước đại dương khoảng +875m, cịn độ sâu trung bình đáy đại dương khoảng -3800m Chênh lệch độ cao điểm cao (đỉnh núi Chomoluma 8882m) điểm sâu (hố Marian - 11032 m) vỏ trái đất khoảng 20 km Bán kính trung bình trái đất 6371 km Với số liệu ta hình dung hành tinh thu nhỏ trái cầu nước có bán kính 3m mà vết gợn lớn bề mặt cm (bằng 1/300 bán kính) 1.1.2 Các mặt quy chuẩn a Mặt thủy chuẩn Công tác đo đạc tiến hành mặt đất, cần phải biết xác hình dạng kích thước đất Ta thấy vị trí trung bình n tĩnh lồi lõm mặt đất lại trùng với mặt nước biển trung bình yên tĩnh đại dương, nên gọi mặt nước biển trung bình yên tĩnh mặt thuỷ chuẩn gốc Hình 1-1 Mặt thủy chuẩn đất Mặt thuỷ chuẩn Trái đất (mặt thủy chuẩn gốc): Là mặt nước biển trung bình yên tĩnh kéo dài xuyên qua lục địa hải đảo tạo thành mặt cong khép kín Mặt thuỷ chuẩn quy ước: Mặt thuỷ chuẩn khơng qua mực nước biển trung bình n tĩnh gọi mặt thuỷ chuẩn qui ước hay nói cách khác mặt thuỷ chuẩn song song với mặt thuỷ chuẩn gốc gọi mặt thuỷ chuẩn quy ước, có vơ số mặt thuỷ chuẩn quy ước Việt Nam lấy mặt nước biển trung bình qua quan sát nhiều năm trạm nghiệm triều đảo Hòn Dấu ( Đồ Sơn – Hải Phòng) làm mặt thuỷ chuẩn gốc để xác định độ cao điểm Độ cao điểm mặt đất khoảng cách tính theo đường dây dọi từ điểm tới mặt thuỷ chuẩn Tuỳ theo cách chọn mặt thuỷ chuẩn ta có loại độ cao Những điểm nằm phía mặt nước gốc có độ cao dương (+) điểm nằm phía mặt nước gốc có độ cao âm(-) Tuỳ theo cách chọn mặt thuỷ chuẩn ta có loại độ cao: Độ cao tuyệt đối: Độ cao tuyệt đối điểm khoảng cách theo đường dây dọi từ điểm đến mặt thuỷ chuẩn gốc HA Độ cao tương đối (hay độ cao qui ước): Là khoảng cách theo đường dây dọi từ điểm đến mặt thuỷ chuẩn qui ước HA’ B ∆hAB ’ HB HB A HA HA’ Mặt thủy chuẩn qui ước Mặt thủy chuẩn gốc Hình 1-2 Độ cao điểm mặt đất Hiệu độ cao: Hiệu độ cao điểm khoảng cách theo đường dây dọi mặt thuỷ chuẩn qui ước qua điểm đó, ký hiệu là: ∆hAB = HB - HA b Khối Geoid Kavazigeoid Khối vật thể bao bọc mặt thuỷ chuẩn trái đất gọi Geoid Tâm khối Geoid trùng với tâm trái đất điểm mặt đất phương trọng lực vng góc với mặt Geoid Vì vật chất phân bố lịng đất khơng đồng nên phương trọng lực (phương đường dây dọi) điểm Geoid không hội tụ tâm trái đất, nghĩa mặt Geoid mặt gợn sóng khối Geoid hình dạng vật lý trái đất Việc xác định xác Geoid chung trái đất khó Trong thực tế người ta xác định Geoid gần gọi Kavazigeoid Mặt Kavazigeoid vùng đại dương lục địa chênh khoảng đến m Kavazigeoid mặt chuẩn hệ độ cao thường thường dùng mạng lưới độ cao nhà nước c Elipxoid trái đất Elipxoid thực dụng Vì mặt Geoid Kvazigeoid khơng thể dạng cong toán học trơn, số liệu trắc địa phải tính tốn xử lí bề mặt tốn học Vì phạm vi toàn giới thường chọn khối gần với Elipxoid trịn xoay gọi Elipxoid trái đất Mặt Elipxoid trái đất mặt tròn xoay thay cho mặt Geoid Mặt Elipxoid trái đất có đặc tính sau: - Tâm Elipxoid trái đất trùng với tâm trái đất - Mặt phẳng xích đạo Elipxoid trái đất trùng với mặt phẳng xích đạo trái đất - Thể tích Elipxoid trái đất với thể tích Geoid - Tởng bình phương chênh lệch Elipxoid trái đất Geoid nhỏ nhất: [2] = - Tại điểm bề mặt trái đất phương pháp tuyến vng góc với mặt Elipxoid Như vậy, mặt Geoid mặt Elipxoid trái đất không trùng điểm bề mặt trái đất phương trọng lực g (phương vật lý) không trùng với phương pháp tuyến n, gọi độ lệch dây dọi u Độ lệch dây dọi xác định phương pháp trắc địa, cho phép tính chuyển yếu tố đo từ mặt đất sang mặt Elipxoid trái đất Việc xác định xác Elipxoid trái đất phương pháp trắc địa địi hỏi phải có số liệu đo đạc với mật độ lớn khắp bề mặt trái đất Công việc khó khăn, vùng đại dương, vùng Bắc Nam cực Mặt khác lĩnh vực thành lập đồ địa hình, vị trí quốc gia trái đất khác nên sử dụng hệ quy chiếu Elipxoid chung bị biến dạng, xác Vì quốc gia số liệu đo đạc xây dựng mặt Elipxoid riêng gọi Elipxoid thực dụng A Geoid Elipxoid Elipxoid b a u Geoid n g Hình 1-3 Xác định khối Geoid Kavazigeoid Yêu cầu Elipxoid thực dụng phải định vị vào trái đất gần trùng với mặt Geoid bao trùm tồn lãnh thở quốc gia Elipxoid thực dụng bề mặt tốn học có vai trị quan trọng việc giải toán trắc địa lý thuyết 1.1.3 Kích thước trái đất Kích thước đất đặc trưng yếu tố: + Bán trục lớn a + Bán trục nhỏ b + Độ dẹt đất : ab a b a Hình 1-4 Kích thước elipxoid Năm Tên Elipxoid a (m) Độ dẹt α 1810 Benzed 6377397 1:309 1940 Kraxopski 6378245 1:298,3 1984 WGS84 6378137 1: 298,2 Để đơn giản việc ước tính, đo đạc phạm vi hẹp ta coi đất hình cầu có bán kính R = 6371km, chu vi C = 2πR = 40.000km chiều dài ứng với 10 kinh tuyến xích đạo C/3600 = 111km 1.2 Các hệ tọa độ trắc địa 1.2.1 Toạ độ địa lý điểm mặt đất 1.2.1.1 Các yếu tố trái đất a Kinh tuyến trái đất Kinh tuyến trái đất giao tuyến mặt phẳng chứa trục quay trái đất với mặt nước gốc Mặt phẳng chứa kinh tuyến gọi mặt phẳng kinh tuyến Như kinh tuyến trái đất đường cong khép kín qua hai cực có vơ số kinh tuyến theo cách định nghĩa Theo quy ước Quốc tế lấy mặt phẳng kinh tuyến qua đài thiên văn Greenwich thủ đô nước Anh làm mặt phẳng kinh tuyến gốc (kinh tuyến 0) để từ xác định tên mặt phẳng kinh tuyến khác Mặt phẳng chứa kinh tuyến gốc gọi mặt phẳng kinh tuyến gốc b Vĩ tuyến trái đất Là giao tuyến mặt phẳng vng góc với trục quay trái đất với mặt nước gốc trái đất, tạo thành đường cong khép kín gọi vĩ tuyến Mặt phẳng chứa vĩ tuyến gọi mặt phẳng vĩ tuyến Khi mặt phẳng cắt qua tâm trái đất ta vĩ tuyến lớn gọi xích đạo Mặt phẳng chứa xích đạo gọi mặt phẳng xích đạo 1.2.1.2 Tọa độ địa lý điểm mặt đất Bao gồm hai yếu tố độ vĩ độ kinh * Độ kinh điểm Độ kinh điểm M (M) góc nhị diện hợp mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng kinh tuyến qua M Quy ước mặt phẳng Kinh tuyến gốc 00, đánh số từ 00 đến 1800 phía Đơng gọi độ kinh đơng từ 00 đến 1800 phía Tây gọi độ kinh Tây * Độ vĩ điểm Độ vĩ điểm M (M) góc hợp đường thẳng nối từ điểm tới tâm trái đất với hình chiếu mặt phẳng xích đạo 10 BA 13700 39885 26185 BA 13900 40084 26184 2.2.2.2 Đo độ dài dây đo khoảng cách Trong ống kính máy đo đạc máy kinh vĩ, thuỷ bình có dây đo khoảng cách, gồm hai vạch ngang đối xứng qua dây ngang màng dây chữ thập Để đo chiều dài, kèm với máy phải có thước thẳng dựng thẳng đứng gọi mia, mia có khắc phân vạch đến centimet, ghi số, mia có chiều dài 3m 4m Khi đo độ dài đoạn thẳng, máy đặt đầu mia dựng đầu đoạn thẳng a Nguyên lý đo M V Kính vật n n’ n p m F N m’ V E f B A S Hình 2-24 Nguyên lý đo chiều dài dây đo khoảng cách Từ hình 2-24 ta có: S = + fv + E Trong đó: khoảng cách từ kính vật ống kính đến trục quay máy fv tiêu cự kính vật E độ dài từ tiêu cự kính vật ống kính đến mia S độ dài từ máy đến mia Xét hai tam giác đồng dạng: MFN m’Fn’, ta có: f E fV E V n n p p p: Là khoảng cách dây đo khoảng cách màng dây chữ thập ống kính n: Số phân khoảng mia tương ứng với hai tia sáng qua hai dây đo khoảng cách 49 Đặt K fV , gọi số máy Thông thường chế tạo máy chế tạo để p K số chẵn: 100, 200, Nhưng phổ biến K = 100 Như phân khoảng cm mia đo độ dài với K= 100 chiều dài 1m S = K.n + fV + Đặt: fV + = q gọi số cộng Suy ra: S = K.n + q Đa số máy người ta chế tạo q = 0: S = K.n (2-12) b Phương pháp đo độ dài dây đo khoảng cách Giả sử ta cần đo chiều dài đoạn thẳng AB, đặt máy đầu A B, đầu lại dựng mia (dựng thật thẳng đứng) Sau dọi điểm cân máy xong, quay máy ngắm mia Qua hai dây đo khoảng cách người ta đếm số phân khoảng mia n Chiều dài AB tính: SAB = K n Trong đó: K = 100 * Chú ý: Vì hai dây đo khoảng cách đối xứng qua dây ngang màng dây chữ thập, nên để đọc số phân khoảng n mia nhanh, người ta đọc nửa số phân khoảng (n/2) Giữa dây đo khoảng cách với dây ngang nhân với - Theo nguyên lý đo chiều dài AB đo hay nghiêng phụ thuộc vào vị trí ống kính + Nếu ống kính nằm ngang ta đo chiều dài ngang + Nếu ống kính nằm nghiêng chiều dài đo phụ thuộc vào góc nghiêng ống kính - Độ xác chiều dài theo phương pháp phụ thuộc vào nhiều yếu tố Thơng thường sai số tương đối cho phép đo chiều dài dây đo khoảng cách là: ΔS 300 S 400 2.2.2.3 Đo độ dài máy toàn đạc điện tử a Nguyên lý đo chiều dài máy đo xa điện tử Ngày máy đo xa điện tử hay tồn đạc điện tử sử dụng phở biến thực tế sản xuất Giả sử cần xác định khoảng cách hai điểm A B, đầu A ta đặt phận thu phát tín hiệu (máy toàn đạc điện tử), đầu B ta đặt phận thu phản hồi tín hiệu (gương) (hình 2-25) 50 Bộ phận thu phát tín hiệu Bộ phận phản hồi tín hiệu B A Hình 2-25 Ngun lý đo chiều dài máy đo xa điện tử Nguyên lý đo chiều dài máy đo xa điện tử: Bộ phận thu phát tín hiệu có nhiệm vụ phát tín hiệu, phận thu phản hồi tín hiệu sau nhận tín hiệu phản hồi lại phận thu phát tín hiệu Căn vào thời gian truyền tín hiệu vận tốc truyền tín hiệu, tính khoảng cách hai điểm A B, theo công thức sau: S V Trong đó: (2-13) S khoảng cách cần đo V vận tốc truyền tín hiệu T thời gian truyền tín hiệu Tín hiệu sử dụng sóng âm, sóng điện từ Sóng âm sử dụng cho số loại máy có độ xác thấp, chủ yếu sử dụng đo sâu qn sự, cịn sóng điện từ sử dụng cho máy trắc địa có độ xác cao (hình 2-26) Preses function Hình 2-26 Máy tồn đạc điện tử SET5F gương đo xa điện tử b Phương pháp đo dài máy toàn đạc điện tử Keys to select -30 Operation EDM EDM Theo s- o CONF *Hiệu chỉnh điều kiện khí (áp suất nhiệt độ) - Hiệu chỉnh rõ điều kiện khí cần thiết cho độ xác đo chiều dài, tốc độ sáng khơng khí chịu ảnh hưởng nhiệt độ áp suất khí Sdist PPM M/TRK SIGNL - SET-5F đặt số hiệu chỉnh khí O ppm cho điều kiện nhiệt độ + 150C (+590F) áp suất khí là: 1013 hpa (20,9 inch Hg) nút đo điều kiện nhiệt độ áp 51 -30 P3 suất khác ta phải đặt số hiệu chỉnh (ppm) khác - Số hiệu chỉnh ppm lấy sẵn biểu đồ có kèm theo máy, ta đặt nhiệt độ áp suất khơng khí vào máy để máy tự tính số hiệu chỉnh ppm Cách đặt nhiệt độ áp suất sau: Từ hình ấn phím EDM để vào chế độ đo cạnh -Ấn phím P2 để sang trang P3 -Ấn nút PPM hình hiển thị sau: -Trong hình có 03 lựa chọn: SET + SET: Khơng cải (Nhấn phím 1) Temp & Press + Temp & Press: Vào nhiệt độ, áp suất PPm value (Nhấn phím 2) 1 2 3 Exit + PPm value: Vào giá trị ppm (Nhấn phím 3) - Ấn phím [2] để vào nhịêt độ, áp suất - Nếu không đặt ấn nút 1, hình hiển thị: +150C T P 1013 hPa Enter - Dùng mũi tên , , để nhập giá trị nhiệt độ áp suất, lần vào xong giá trị ấn phím ENTER Đếm tăng lên ấn Đếm xuống ấn Chuyển cột ấn - Chuyển sang kiểu hình khác ấn nút ESC - Muốn đặt số hiệu chỉnh ppm ta ấn nút [3] làm tương tự đặt nhiệt độ áp suất Đặt xong phải ấn Enter để vào số liệu Sdist Kiểm tra tín hiệu thu: Đối với khoảng cách xa ta -30 cần kiểm tra tín hiệu thu để đạt mức tín hiệu đủ độ xác cao - Từ hình đo cạnh ấn phím Px để chuyển sang trang P3: PPM M/TRK SINGL P3 - Ngắm xác vào gương ấn phím SIGNL Trong hình sọc đen báo hiệu mức tín hiệu: Sdist “ ” Khơng có tín hiệu thu -30 “ ” Mức đủ để đo “ ” Mức đủ để đo Return Signal “ ” Mức đủ để đo Sdist “ ” Mức lớn hệ thống đo cạnh hỏng, cần đua trung tâm bảo hành hãng để xử lí 52 Exit - Ấn EXIT để khỏi hình kiểm tra tín hiệu Sdist Sdist Chọn chế độ đo giá trị khoảng cách cần hiển thị: Như nói , máy SET5F có hai chế độ đo lựa chọn bàn phím : Chế độ đo tính ( thời gian đo 4,7 sec , số đọc nhỏ 1mm) chế độ đo đuổi (thời gian đo 1,5 sec số đọc nhỏ 10mm) 00 -30 -30 22 PPM PPM M/TRK M/TRK SINGL SINGL P3 P3 - Từ trang P3 hình đo cạnh ấn phím M/ TRK để chọn theo vịng trịn từ chế độ đo tính sang đo duổi ngược lại - Khi chế độ đo d̉i sau kí hiệu khoảng cách có chữ tk Stk, Htk Vtk Chọn giá trị khoảng cách cần hiển thị: Từ trang P2 hình đo cạnh ấn phím SHV để chọn khoảng cách cần thiết theo vòng tròn: Sdist Sdist : Khoảng cách nghiêng Hdist : Khoảng cách ngang Sdist Vdist : Chênh cao SHV TTEO P 13 -30 2 H * Đo cạnh: Sau thực bước trên, tiến hành đo cạnh sau : V Sdist -Từ trang P2 hình đo cạnh ấn phím Sdist Vdist tuỳ theo giá trị khoảng cách chọn Sdist -Sau 4,7sec giá trị khoảng cách hiển thị Nếu tham số máy đặt chế độ đo liên tục, muốn dừng phép đo ấn phím STOP -Nếu tham số máy đặt đo chế độ xác đặt số lần đo để lấy giá trị trung bình máy đo q số lần đặt tính giá trị trung bình Thí dụ đặt chế độ đo xác lấy giá trị trung bình sau lần đo hình hiển thị sau - Thí dụ ấn Hdist để đo cạnh 13 - 30 S SHV THEO P S 123.456 m ZA 1120 21' 20'' HAR 3500 38' 10'' Stop 13 -30 H-1 1234 567 m 13 H-2 1234.568 m 13 - Qua lần đo hiển thị : - Cuối hiển thị giá trị trung bình lần đo, tính đến số lẻ * Đo đuổi ( Tracking ) H-A 1234.5670 m 13 ZA 800 21' 20'' -30 HAR 600 00' 20'' Phương pháp đo đuổi áp dụng trường hợp khoảng cách đo khơng cần độ xác cao ( 10 mm ), thời gian đo nhanh Phương pháp áp dụng tốt cho việc đo đạc địa chính, đặc biệt nơi giao thông qua lại liên tục trạm đo trạm gương đặt địa hình khơng ổn định 53 - Từ trang P3 hình đo cạnh ấn phím M/ TRK để chuyển sang chế độ đo đuổi phần Sdist 13 - Ngắm tới gương phản xạ ấn phím Sdist -30 Hdist Vdist - Sau 1,5 sec khoảng cách hiển thị Muốn dừng Sdist SHV TTEO P2 phép đo ấn phím STOP 2.3 Đo độ cao 2.3.1 Khái niệm chung đo cao Số liệu độ cao yếu tố hình học để thành lập đồ địa hình, Tuỳ thuộc vào thiết bị độ xác, mà ta có phương pháp đo độ cao khác như: - Phương pháp đo cao hình học: Dựa vào nguyên lý tia ngắm nằm ngang nguyên lý hình học để xác định độ chênh cao điểm Tức phạm vi hẹp coi tia ngắm song song với mặt thuỷ chuẩn vng góc với đường dây dọi, dụng cụ đo máy mia thuỷ chuẩn - Phương pháp đo cao lượng giác: Nguyên lý phương pháp đo cao lượng giác dựa vào mối tương quan hàm lượng giác tam giác tạo tia ngắm nghiêng, khoảng cách hai điểm phương đường dây dọi qua điểm Dụng cụ sử dụng phương pháp máy kinh vĩ, máy toàn đạc, mia đứng (hoặc tiêu) - Phương pháp đo cao thuỷ tĩnh: Dựa vào tính chất bình thơng chất lỏng để xác định độ chênh cao điểm Phương pháp thường áp dụng trắc địa cơng trình (xây dựng nhà, cầu đường, ) - Phương pháp đo cao áp kế: Dựa vào nguyên lý áp suất khơng khí thay đởi theo độ cao (càng lên cao áp suất khí giảm ngược lại) Dụng cụ sử dụng áp kế - Phương pháp đo cao hệ thống định vị toàn cầu GPS: Độ cao điểm xác định thông qua số liệu thu từ vệ tinh Ngày với phát triển khoa học công nghệ, người ta chế tạo loại máy thuỷ chuẩn điện tử Trong phạm vi môn học ta nghiên cứu hai phương pháp đo cao chủ yếu phương pháp đo cao hình học phương pháp đo cao lượng giác 2.3.2 Nguyên lý đo cao a Nguyên lý phương pháp đo cao hình học Để xác định chênh cao điểm, ta dựa vào trục ngắm máy thuỷ bình vị trí nằm ngang đọc số mia dựng đứng điểm đo Trường hợp phổ biến máy thuỷ chuẩn đặt hai điểm đo gọi "đo thuỷ chuẩn từ giữa" Trường hợp có chướng ngại vật không đặt máy hai điểm mà phải đặt điểm dựng mia điểm lại Trường hợp gọi "đo thuỷ chuẩn phía" Khi đo chênh cao hai điểm, đặt máy thuỷ chuẩn hai điểm cần đo, mia thuỷ chuẩn dựng hai điểm Vì đo phạm vi hẹp, nên coi mặt thuỷ chuẩn phẳng ngang (hình 2-27) 54 Mặt thuỷ chuẩn qua B ∆hAB A B Mặt thuỷ chuẩn qua A Hình 2-27 Nguyên lý đo cao hình học Giả sử cần đo độ chênh cao hai điểm A B ( hình 2-28 ), tiến hành đặt máy thuỷ chuẩn điểm, mia thuỷ chuẩn dựng hai mốc A B b a B ∆hAB A HB HA mặt nước thuỷ chuẩn Hình 2-28 Đo cao hình học phía Sau máy cân bằng, đọc số đọc mia A a số đọc mia B b Chênh cao A, B tính theo cơng thức : ∆hAB = a - b = HB - HA (2-14) Như nguyên lý phương pháp đo cao hình học dùng tia ngắm nằm ngang ống kính máy thuỷ chuẩn, phối hợp với mia thuỷ chuẩn để xác định độ chênh cao hai điểm mặt đất b Nguyên lý phương pháp đo cao lượng giác Phương pháp đo cao hình học có ưu điểm độ xác cao, địa hình có độ dốc lớn tốc độ đo chậm gặp nhiều khó khăn tiến hành đo đạc Trường hợp ta dùng phương pháp đo cao lượng giác để xác định chênh cao điểm Giả sử ta cần xác định chênh cao hai điểm A B (hình 2-29), máy kinh vĩ đặt điểm A dựng mia B Đo chiều cao máy i, sau ta ngắm tới mục tiêu mia có chiều cao t Từ hình vẽ, ta có: ∆hAB = h + i - t (2-15) h Z t V i B A S Hình 2-29 Nguyên lý đo cao lượng giác 55 ∆hA Tuỳ theo trường hợp đo cao lượng giác mà ta có cơng thức tính chênh cao sau : - Nếu đo góc đứng V có khoảng cách ngang S ∆hAB = S.tgV + i - t - Nếu đo góc thiên đỉnh Z có khoảng cách ngang S ∆hAB = S.cotgZ + i - t - Nếu đo khoảng cách dây thị cự thẳng ∆hAB = Kn cos 2V.tgV + i – t = Nếu chiều cao máy chiều cao tiêu (i=t) ∆hAB = S.tgV hay ∆hAB = Kn sin2V Trong đó: Kn sin2V + i - t K - Hằng số mia, thường lấy K=100 n - Khoảng cách mia chắn hai vạch đo xa V - Góc nghiêng trục ngắm 2.3.3 Máy mia thủy chuẩn 2.3.3.1 Máy thuỷ chuẩn a Phân loại máy thuỷ chuẩn Máy thuỷ chuẩn dùng để đo cao hình học, ngồi đo khoảng cách số máy đo góc với độ xác thấp có gắn bàn độ ngang Máy thuỷ chuẩn phân loại theo nguyên lý hoạt động phận cân Nếu dùng tay cân để đưa trục ngắm nằm ngang ta có máy thuỷ chuẩn cơ, máy có phận tự động cân trục ngắm nằm ngang ta có máy thuỷ chuẩn cân tự động Máy thuỷ chuẩn phân loại theo độ xác: máy thuỷ chuẩn có độ xác cao loại máy cho phép đo cao hạng I, hạng II với sai số trung phương mh = 0.5mm/1km, loại máy có độ xác trung bình để đo độ cao hạng III, hạng IV với mh = 3mm/1km, máy thuỷ chuẩn kỹ thuật với mh = 10mm/1km dùng để tăng dày độ cao lưới khống chế cấp thấp b Cấu tạo máy thuỷ chuẩn * Ống kính Ống kính máy thuỷ chuẩn có cấu tạo giống ống kính máy kinh vĩ, bao gồm phận như: kính vật, kính mắt, kính điều quang Tuy nhiên có đặc điểm khác sau: + Độ phóng đại ống kính máy thuỷ chuẩn lớn máy máy kinh vĩ + Trục ngắm ống kính máy thuỷ chuẩn ln đưa phương nằm ngang 56 + Màn dây chữ thập ống kính đặt nằm ngang, khơng gắn với bán độ đứng mà quay mặt phẳng nằm ngang quay xung quanh trục đứng máy Kính vật V C C L L Hệ điều quang Màng dây chữ thập Kính mắt Ống thuỷ 6 Ốc cân đế máy V Hình 2-30 Cấu tạo máy thuỷ chuẩn Vít nghiêng * Ống thuỷ - Để xác định vị trí nằm ngang ống kính ống thuỷ dài đặt cố định vào ống kính trục ống thỷ dài song song với trục ống kính - Để nâng cao độ xác thuận tiện cho việc đo đạc ống thuỷ máy thuỷ bình thường cấu tạo thêm hệ thống quang học để đưa hình ảnh bọt nước ống thuỷ lồng vào ống kính, kết hợp với vít nghiêng để đưa tia ngắm ống kính nằm ngang - Ngoài ống thuỷ dài người ta chế tạo thêm ống thuỷ tròn gắn vào đế máy để cân sơ - Ngày loại máy chế tạo theo hình thức cân tự động máy khơng có ống thuỷ dài mà có ống thuỷ trịn để cân sơ * Đế máy chân máy - Đế máy: Có cấu tạo giống cấu tạo máy kinh vĩ khác đế máy máy thuỷ chuẩn gắn chặt vào ống kính tháo rời - Chân máy: Giống chân máy máy kinh vĩ máy thuỷ chuẩn có trọng lượng nhỏ nên chân máy nhỏ nhẹ so với chân máy máy kinh vĩ (hình 2-31) 2.3.3.2 Mia thủy chuẩn: Được chế tạo gỗ nhơm, có chiều dài từ đến m a Mia gỗ Là loại thước thẳng làm gỗ nhẹ bền co giãn nhiệt độ thay đổi, hai đầu mia bọc kim loại để chống mài mòn Một số loại chế tạo thêm tay cầm ống thuỷ tròn để dựng mia thẳng đứng Mặt mia 57 Hình 2-31 Chân máy thủy chuẩn sơn màu trắng, có thang đọc số chia thành vạch cách 1cm theo hình chữ E (ngược xi) Cứ khoảng 10 vạch lại đánh số dm từ 00 đến 29 (hoặc 39) Mia khắc mặt hai mặt, qui ước: mặt có khắc vạch sơn màu đen ghi số “00” đế mia gọi mặt đen hay “mặt chính”, mặt có vạch sơn màu đỏ gọi mặt phụ (mặt đỏ) Thông thường đo thuỷ chuẩn ta phải sử dụng hai mia (cặp mia), cách ghi số hai mia không giống nhau, cụ thể: mia thứ mặt đen ghi số từ 00 đến 29 (hoặc 39), mặt đỏ ghi số ví dụ 4574 Còn mia thứ hai, mặt đỏ ghi số chênh với mia thứ 100mm ( tức 4474), chênh lệch mặt đen mặt đỏ mia gọi số K mia: K = ađỏ - ađen (2-16) Chênh lệch số K cặp mia xác định: K = K1 - K2 (2-17) Vì sai số vạch khắc mia nên thông thường trị số K không 100 mà sai lệch vài mm Khi đo thuỷ chuẩn theo màng dây chữ thập, ta đọc số đọc hai mia cặp số đọc khác nhau, tính trị số chênh cao phải nhau: ∆h = ađen - bđen = ađỏ - bđỏ K (2-18) 04 03 02 01 00 Hình 2-32 Mia gỗ b Mia nhơm Hình 2-33 Mia nhơm Hiện nay, người ta sản xuất loại mia nhôm mặt mia nhôm hai mặt Số đọc mia nhôm khắc tương tự mia gỗ, vạch khắc nhỏ mia nhôm cm, nhiên mia hai mặt mặt đánh số mia gỗ, mặt lại chia đến 5mm vạch Mia nhôm chia thành nhiều đoạn lồng vào nhau, sử dụng kéo theo chiều dài tiêu chuẩn cần đo Mỗi mia nhôm thường chế tạo thành 58 rời, dài mét lồng chúng lại với thành mia có chiều dài mét Sau kết thúc buổi đo đạc, mia nhôm rút ngắn lại mức ngắn bảo quản túi vải 2.3.4 Các phương pháp đo cao hình học 2.3.4.1 Phương pháp đo cao hình học từ Đo cao từ đặt máy thuỷ chuẩn điểm cần xác định, ví dụ: A B ( Hình 2-34) Đặt máy hai điểm cần xác định A B (không thiết đặt máy hai đường nối A B) Theo hướng AB, điểm A phía sau gọi điểm sau, điểm B phía trước gọi điểm trước bTB aTB B hAB A HB HA mặt thuỷ chuẩn gốc Hình 2-34 Đo cao hình học từ Sau đặt máy, cân xác máy xong, ta tiến hành đo theo trình tự: * Trường hợp sử dụng mia hai mặt - Ngắm mia A, đọc số đọc mặt đen mia A theo ba dây trên; dưới; ghi vào sổ - Quay máy ngắm mia mặt đen B đọc ba số trên; ; ghi vào sở đo - Để ngun vị trí máy, quay mia mốc B, đọc số mặt đỏ theo dây ghi vào sổ đo - Quay máy thuỷ chuẩn ngắm mia A, đọc số mặt đỏ mia A theo ba dây trên, ghi vào sổ đo Như ta đo xong trạm máy Người ghi sổ tính sở đo để kiểm tra hạn sai tính trị trung bình chênh cao hai điểm Qui định trình tự đo mia mặt là: "sau - trước - trước - sau" * Trường hợp sử dụng mia mặt Hiện việc sử dụng mia mặt để đo thuỷ chuẩn phở biến Trình tự đo thuỷ chuẩn dùng mia mặt: - Ngắm mia sau A, đọc số mia theo ba dây (T S); (GS); (DS) ghi vào sổ - Quay máy ngắm mia trước B đọc ba số (T T); (GT); (DT) ghi vào sổ 59 - Sau thay đởi chiều cao máy Cân máy xác Quay máy ngắm mia B, đọc số đọc theo ba trên, giữa, ghi vào sổ - Tiếp tục quay máy ngắm lại mia A, đọc số đọc ba ghi vào sổ đo Kết thúc trạm đo Trước chuyển sang trạm đo người ghi sở tính tốn sở đo + Khoảng cách từ máy tới mia sau : SS = (TS - DS) * 100 + Khoảng cách từ máy tới mia trước: ST = (TT - DT) * 100 + Khoảng cách hai mia: S = S S + ST + Số đọc trung bình mia sau: aTB TS D S GS (2-19) TS DS GS + Số đọc trung bình mia trước: bTB + Chênh cao trung bình: hAB = aTB - bTB * Một số hạn sai đo thuỷ chuẩn hình học từ - Chênh lệch khoảng cách từ máy tới hai mia không m; - Trị trung bình so với không mm; - Chênh lệch chênh cao trung bình hai lần đo trạm máy không vượt mm Kết đo ghi vào sổ theo mẫu sổ đo(bảng 2-5) Bảng 2-5 Mẫu sổ đo thủy chuẩn kỹ thuật MẪU SỔ ĐO THUỶ CHUẨN HÌNH HỌC TỪ GIỮA (DÙNG MIA MỘT MẶT) Người đo: Phạm Văn K Ngày đo: 26/05/2008 Người ghi: Trần Hữu G Máy đo: AT-G1 Thời tiết: Nắng nhẹ Thời gian bắt đầu: 7h00' T.g kết thúc: 7h10' Trạm Mốc đo Số đọc mia sau Số đọc mia trước K.Cách Số đọc K.Cách 01 02 03 04 A 35,9 2975 05 Số đọc trung bình mia Số đọc Mia Sau Mia Trước 06 07 08 2795 2795 60 Khoảng cách Chênh cao TB Ghi 09 10 11 2616 B 71,6 35,7 +2444 0529 0351 0351 0172 2.3.4.1 Phương pháp đo cao hình học phía Giả sử ta đo độ chênh cao điểm A B (hình 2-35) Đặt máy A (hoặc B) dựng mia B (A), đo độ cao máy i Quay máy phía mia để đọc số, lấy trị trung bình btb (tuỳ theo mia mặt hay mia hai mặt mà áp dụng cách đọc số để lấy trị trung bình: btb Độ chênh cao hai điểm tính: ∆hAB = i - btb b ∆hAB i B A HB HA mặt thuỷ chuẩn gốc Hình 2-35 Đo cao hình học từ phía 2.3.5 Phương pháp đo cao lượng giác Khi tiến hành tăng dày điểm khống chế độ cao phục vụ công tác đo vẽ chi tiết vùng đồi núi, có độ dốc lớn mà áp dụng phương pháp đo cao hình học để xác định độ cao khơng kinh tế, tốc độ chậm, gặp nhiều khó khăn trình đo đạc Vì sử dụng phương pháp đo cao lượng giác để xác định chênh cao điểm tiện lợi Giả sử cần xác định chênh cao, ta đặt máy điểm B (hình 2-36) tiến hành dọi điểm với sai số lệch tâm khơng lớn 1cm Cân máy xác, đo chiều cao i máy, sau tiến hành đo Hình 2-36 Phương pháp đo cao lượng giác 61 Đầu tiên đặt máy vị trí bàn độ trái quay ống kính ngắm đến mia sau A, đưa dây giá trị chẵn mia (1m, 2m, 2,5m) đọc số đọc chiều cao mục tiêu Đọc số dây dây để tính khoảng cách nằm ngang là: S = K.lcosv (2-20) Đọc góc nghiêng sau đảo kính qua thiên đỉnh ta tìm góc đứng, tính chênh cao Sau đo xong lần thứ ta tiến hành đo lần thứ hai cách thay đổi chiều cao tiêu Làm ta đo xong mia sau A, quay ống kính sang điểm mia C Thao tác tính tốn tương tự mia A Ví dụ cách ghi sở tính tốn thể bảng 2-6 Bảng 2-6 Mẫu sổ đo cao lượng giác MẪU SỔ ĐO CAO LƯỢNG GIÁC Loại máy: Theo 010A – Số máy: Thời tiết: Nắng nhẹ Từ điểm A đến điểm C Người đo: Đoàn Thanh Hương Ngày đo: 26 – 11 – 1997 Người ghi: Vũ Khắc Luận Bắt đầu: 10h30’ – Kết thúc: 11h30’ Người kiểm tra: Trần Khải Mia sau A Số hiệu trạm đo Lần đo Lần đo Lần đo Lần đo Chỉ 2382 2581 2319 2320 Chỉ 0821 1020 0883 1082 156.1 156.1 143.6 143.6 156.0 156.0 143.5 143.5 Số đọc lần 90042’9 90038’4 88032’4 88027’2 Số đọc lần 90043’0 90038’5 88032’5 88027’2 Trung bình 90043’0 90038’4 88032’4 88027’2 Số đọc lần 269018’0 269022’2 271028’4 271033’2 Số đọc lần 269018’0 269022’3 271028’4 271033’2 Trung bình 269018’0 269022’2 271028’4 271033’2 Sai số MO +0’5 +0’3 +0’2 +0’2 Góc đứng V -0042’5 -0043’1 1028’2 1033’0 -1.929 -1.728 +3.638 +3.888 Khoảng cách Khoảng cách ngang S = K.l.cos2V Bàn độ trái Đo góc đứng V Bàn độ phải S.tgV Mia trước C (m) 62 Độ cao mục tiêu l (m) 1.60 1.80 1.60 1.80 Chiều cao máy i (m) 1.50 1.50 1.50 1.50 Chênh cao h = S.tgV + i – l (m) -2.03 -2.03 +3.58 +3.59 Chênh cao trung bình (m) -2.03 63 +3.58 ... Bảng 1- 1 Bảng mối quan hệ R Cung 1/ 4 Giá trị góc Dấu X Dấu Y Quan hệ R I 0 0-: -9 00 + + = R II 90 0-: -1 8 00 - + = 18 00 - R III 18 0 0-: -2 700 - - = 18 00 + R IV 270 0-: -0 0 + - = 3600 - R 1. 7... tởng hợp kiến thức đầy đủ trắc địa, địa chất, kỹ thuật khai thác, kinh tế mỏ, môi trường mỏ để giải nhiệm vụ kỹ thuật mỏ giai đoạn khác Vai trị ngành trắc địa Cơng tác trắc địa đóng vai trò quan... mỏ lộ thiên 11 4 Chương 7: Trắc địa mỏ hầm lò 12 1 7 .1 Khái niệm cơng tác trắc địa mỏ hầm lị 12 1 7.2 Lưới khống chế mặt 12 2 7.3 Lưới khống chế độ cao 12 7 7.4 Công tác cho hướng đào lò 13 0 7.5 Đo