Chương 5 Tính toán Trắc địa
7.4. Đo khoảng cách gián tiếp
1. Xác định khoảng cách giữa hai điểm không tới đ
Muốn xác định khoảng cách từ đi trực tiếp từ A đến B được, dụng cụ đo l sau: bên một phía bờ sơng dùng thư góc C Muốn tính c = AB hãy áp d C c sin = B b sin c = b.sinC : sinB c = b.sinC : sin[180 c = b.sinC : sin(A+C) (7.17).
2. Xác định khoảng cách giữa hai điểm khơng nhìn thấy nhau.(hình 7.11).
Muốn xác định khoảng cách từ điểm A đến điểm B, nằm ở hai phía chân đồi chẳng hạn, khi mà không thể đo trực tiếp A đến B đ
cũng khơng nhìn đếnB được, dụng cụ đo l kinh vĩ và thước thep,thì tổ chức đo gián tiếp nh sau: dùng máy kinh vĩ đo góc C,
đo cạnh a = BC và đo cạnh b = AC. Muốn tính
c = AB hãy áp dụng định lý cos trong tam giác ABC, đ c2 = a2 + b2 – 2ab.cosC (7.18). 2 2 c a b 2ab cos C 72 ẢNG CÁCH GIÁN TIẾP
ịnh khoảng cách giữa hai điểm khơng tới được nhau.(hình 7.10).
Hình 7.10
ốn xác định khoảng cách từ điểm A đến điểm B, nằm ở hai bên bờ sông, khi không thể đo ụng cụ đo là máy kinh vĩ và thước thép, thì tổ chức đo gián tiếp nh dùng thước thép đo cạnh b = AC, dùng máy kinh vĩ
ãy áp dụng định lý sin trong tam giác ABC, được:
.sinC : sinB
c = b.sinC : sin[1800-(A+C)]
= b.sinC : sin(A+C) (7.17).
ảng cách giữa hai điểm không
ốn xác định khoảng cách từ điểm A đến ểm B, nằm ở hai phía chân đồi chẳng hạn, khi ể đo trực tiếp A đến B được và từ A ụng cụ đo là máy ổ chức đo gián tiếp như , dùng thước thép ạnh b = AC. Muốn tính
ụng định lý cos trong tam giác ABC, được: 2ab.cosC (7.18).
(7.19).
Hình 7.11
ờ sơng, khi khơng thể đo ổ chức đo gián tiếp như ĩ đo góc A và đo
(7.16).
73
Chương 8
ĐO CAO. 8.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI .
1/ Đặt vấn đề.
1/Trong xây dưng cơng trình thường phải đo đạc xác định độ cao của các điểm: đỉnh cọc
nhồi, đáy móng, đỉnh móng, nền nhà, sàn các tầng nhà, miệng cống thoát nước, mặt đường,vỉa hè,….
Độ cao là một trong những yếu tố để xác định vị trí khơng gian của một điểm trên mặt đất tự nhiên. Do đó đo cao là một dạng cơng tác đo cơ bản và cần thiết trong Trắc địa xây dựng cơng trình.
2/ Độ cao H của một điểm là khoảng cách tính theo phương dây dọi kể từ điểm ấy đến mặt thủy chuẩn (hình 8.1).
Hình 8.1
3/ Thực chất của đo cao là xác định độ chênh cao h giữa các điểm rồi căn cứ vào độ cao của một điểm đã biết mà tính ra độ cao của điểm kia (hình 8.1):
HB = HA + hAB (8.1)
2/. Phân loại đo cao theo độ chính xác.
1/. Đo cao chính xác cao: khi sai số trung phương trên mỗi km đường đo mh = (0,5 5,0)mm/km.
2/. Đo cao chính xác vừa: có mh = (10 25)mm/km. 3/. Đo cao chính xác thấp: có mh> 25mm/km.
3/. Phân loại đo cao theo dụng cụ đo.
1/. Đo cao hình học bằng máy nivơ.
1a/ Đo cao hình học bằng máy ni-vơ dựa trên cơ sở tia ngắm nằm ngang để xác định độ chênh cao h (hình 8.2).
h = s 1b/ Đo cao hình học đạt đ 1c/ Đo cao hình học thường đ quan trắc lún, v.v…
2/. Đo cao lượng giác bằng máy kinh vĩ, to
2a/ Đo cao lượng giác dựa tr
nghiêng D = MN và góc nghiêng V
h = D.sin V = S 2b/ Đo cao lượng giác đạt đ
2c/ Đo cao lượng giác th gián tiếp chiều cao cơng trình, xác
3/. Đo cao khí áp bằng máy áp kế
3a/ Càng lên cao thì áp su
suất khí quyển ở những điểm khác nhau, theo hiệu số áp suất ấy ta sẽ xác định đ
cao giữa các điểm.
3b/ Sai số xác định độ cao của các điểm bằng áp kế l áp kế cho phép xác định độ cao tại các điểm với
3c/ Phương pháp này đư của nhà máy thủy điện.
4/. Đo cao thủy tĩnh bằng b
4a/ Đo cao thủy tĩnh dựa tr nhau ở cùng một mức độ cao như nhau.
M
74 h = s t
ọc đạt được độ chính xác mh = (150)mm/km,
ờng được áp dụng để lập lưới khống chế độ cao, bố trí cơng tr
Hình 8.2
ợng giác bằng máy kinh vĩ, tồn đạc.
ợng giác dựa trên cơ sở giải tam giác vng có cạnh huyền l D = MN và góc nghiêng V (hình 8.3):
Hình 8.3
h = D.sin V = S.tgV
ợng giác đạt được độ chính xác là mh = (100 300)mm/km, ợng giác thường được áp dụng khi đo vẽ chi tiết bản đồ địa h
ình, xác định gián tiếp độ cao của đỉnh cơng trình khơng t
ằng máy áp kế.
Càng lên cao thì áp suất của khí quyển càng giảm.Dùng áp kế sẽ xác định đ ở những điểm khác nhau, theo hiệu số áp suất ấy ta sẽ xác định đ
ố xác định độ cao của các điểm bằng áp kế là từ 2 đến 3m. (Hiện nay có loại vi ế cho phép xác định độ cao tại các điểm với độ chính xác đến 0,3m).
Phương pháp này được áp dụng ở giai đoạn khảo sát sơ bộ cơng trình h
ủy tĩnh bằng bình thơng nhau.
ủy tĩnh dựa trên tính chất mặt thống của dịch thể ở trong các b ư nhau.
N
Q S
(8.2)
ới khống chế độ cao, bố trí cơng trình,
ở giải tam giác vuông có cạnh huyền là tia ngắm
(8.3) 300)mm/km,
ẽ chi tiết bản đồ địa hình, xác định ình khơng tới được.
ế sẽ xác định được áp
ở những điểm khác nhau, theo hiệu số áp suất ấy ta sẽ xác định được độ chênh
ừ 2 đến 3m. (Hiện nay có loại vi
ình hồ chứa nước
75
4b/ Đo cao thủy tĩnh đạt được độ chính xác0,2mm trên 16 mét dài. 4c/ Phương pháp này thường được áp dụng trong khi lắp đặt các thiết bị.
5/. Đo cao bằng máy bay.
5a/ Trên máy bay đặt vô tuyến điện đo cao và máy vi áp kế để xác định chiều cao của máy bay so với mặt đất và sự thay đổi chiều cao của máy bay trong dải bay, sử dụng đồng thời các số liệu này sẽ xác định được độ chênh cao giữa các điểm trên mặt đất.
5b/ Phương pháp này cho phép xác định độ cao các điểm đạt được với sai số từ 5 đến 10 mét.
5c/ Phương pháp này thường được áp dụng trong khảo sát sơ bộ đường.
6/. Đo cao bằng ảnh lập thể.
6a/ Phương pháp này dựa trên cơ sở đo mơ hình thực địa do một cặp ảnh lập thể tạo ra, khi quan sát chúng trong máy ảnh lập thể,
6b/ Phương pháp này thường được áp dụng trong khi đo vẽ làm bản đồ bằng ảnh.
7/Đo cao bằng cơng nghệ định vị tồn cầu GPS.
8.2. MÁY NIVÔ VÀ MIA. 1. Phân loại máy nivô. 1. Phân loại máy nivô.
Dụng cụ tạo ra được tia ngắm nằm ngang, thỏa mãn ngun lý đo cao hình học là máy nivơ, cịn dụng cụ để tạo ra “số đọc” “s”, “t” là mia (hình 8.4):
Hình 8.4.
Máy nivơ là dụng cụ tạo ra tia ngắm nằm ngang. Trong thực tế máy nivơ cịn được gọi là:máy thủy bình, máy thủy chuẩn, máy thăng bằng.
* 1/ Theo độ chính xác phân ra làm:
1a/ Máy nivơ chính xác cao: có mh = (0,5 1,0)mm/1km. 1b/ Máy nivơ chính xác vừa: có mh = (4 8)mm/1km. 1c/ Máy nivơ chính xác thấp: có mh = (15 30)mm/1km.
76
*2/ Theo cách đưa tia ngắm về vị trí ngằm ngang, phân ra:
2a/ Máy nivơ có ốc kích nâng (ống thủy dài) 2b/ Máy nivô tự động.
*3/ Theo bản chất trục ngắm và cách đọc số, phân ra làm:
3a/ Máy nivô trục ngắm quang học. 3b/ Máy nivô trục ngắm laze. 3c/ Máy nivô điện tử.
*4/ Máy nivơ (hình 8.4) gồm có các bộ phận chính là:
- Ống kính
- Ống thủy trịn (dài)
- Các ốc khống chế chuyển động: ốc nối, ốc cân máy, ốc khóa ngang, ốc vi động ngang, ốc kích nâng.
*5/ Những đặc tính chủ yếu của máy nivơ là:
- Độ phóng đại của ống kính (Vx) - Giá trị khoảng chia của ống thủy (") - Cách đưa trục ngắm về vị trí nằm ngang. - Cách đọc số.
6. Mia đo cao.
1/. Mia là dụng cụ tao ra số đọc “s” và “t”. Mia là cái thước có khoảng chia nhỏ nhất đến cm, mm, v.v… trong thực tế mia còn được gọi là thước tiêu.
2/. Có ba loại mia đo cao: mia thường, mia in-va,mia mã vạch.
2a/ Mia thường (hình 8.5a) là loại mia hai mặt đỏ và đen, dài 3m, có khoảng chia nhỏ nhất đến cm. Mặt đỏ của mia thường được ghi số từ đế mia là những số khác 0, ví như: 4473, 4573. Mặt đỏ của một cặp mia thường có số ghi ở đế mia chênh nhau 100mm.
2b/ Mia inva (hình 8.5b)là loại mia chính xác.Dải inva ở giữa.Hai thang chính, phụ ở hai bên.
2c/ Mia mã vạch để đo với máy ni vô điện tử. 3/Số đọc theo mia thường (hình 5c): 2715mm.
4/Số đọc theo mia in-va (hình 5d):phần thơ 90,8dm phần tinh ….theo núm ốc trắc vi. 5/. Phân loại mia theo vật liệu chế tạo: Mia gỗ. Mia nhôm.
6/. Phân loại mia theo kết cấu: Mia nguyên.Mia gập.Mia rút.
7/ Phân loại mia theo số mặt mia:Mia một mặt. Mia hai mặt (đỏ, đen). 8/. Phân loại mia theo chiều dài, 1,75m; 3m; 4m; 5m.
9. Ống thủy tròn được gắn vào mia để làm căn cứ dựng mia thẳng đứng.
77
c) d)
Hình 8.5
Hình 8.6
8.3. KIỂM NGHIỆM VÀ ĐIỀU CHỈNH MÁY NIVÔ
1. Kiểm nghiệm và điều chỉnh máy nivơ có ống thủy dài và ống kích nâng.
1/ Kiểm nghiệm và điều chỉnh ống thủy dài.
Trục của ống thủy dài phải vuông góc với trục quay thẳng đứng của máy (làm tương tự như với máy kinh vĩ).
78
Đặt trục của ống thủy dài song song với đường thẳng nối hai ốc cân máy 1 và 2. Vặn hai ốc này ngược chiều nhau để đưa bọt nước của ống thủy dài về giữa. Quay máy đi 90. Chỉ vặn ốc cân thứ ba để đưa bọt nước của ống thủy dài về giữa. Quay máy đi 180. Nếu bọt nước của ống thủy dài lệch khỏi vị trí giữa thì dùng ốc hiệu chỉnh bọt nước để điều chỉnh bọt nước chảy ngược lại ½ cung lệch, cịn nửa cung lệch cịn lại thì dùng ốc cân máy để hiệu chỉnh (bọt nước về lại giữa).
Sau đó phải quay máy đi 180, nếu bọt nước vẫn lệch khỏi vị trí giữa thì phải tiếp tục điều chỉnh lần thứ hai tương tự như trên.
Phải điều chỉnh một số lần cho đến khi nào bọt nước của ống thủy dài luôn ở giữa là được.
2/ Kiểm nghiệm và điều chỉnh màng dây chữ thập.
Khi vị trí màng dây chữ thập đã đặt đúng thì vạch đứng của nó phải thật trùng khít với phương dây dọi. Cách kiểm nghiệm: ở nơi khuất gió treo một sợi chỉ cạnh tường, đầu dưới chỉ buộc quả dọi. Để nhìn rõ sợi chỉ nên dán giấy trắng trên tường phía sau sợi chỉ. Cách tường từ 20 đến 25m đặt máy nivơ và cân máy thật cẩn thận chính xác. Để một đầu vạch đứng của màng dây chữ thập trùng với dây dọi. Và nhìn xem đầu kia có trùng khơng. Nếu lệch q 0,5mm thì phải điều chỉnh màng dây chữ thập.
Cách điều chỉnh: vặn lỏng các ốc điều chỉnh của riêng màng dây chữ thập, xoay nhẹ bộ phận này cho vạch đứng đến trùng khít với dây dọi, rồi vặn chặt các ốc cố định màng dây chữ thập lại.
Sau khi điều chỉnh màng dây chữ thập phải xác định lại góc i.
3/ Kiểm nghiệm và điều chỉnh góc i.
Đây là điều kiện cơ bản của máy: trục ngắm phải song song với trục ống thủy dài.
a) Đặt mia trên hai cọc sắt ở hai điểm A và B cách nhau khoảng (40-50m) (hình 8.7). Ở giữa đoạn AB đặt trạm máy I1, và trên đường AB kéo dài đặt trạm máy I2. Dùng thước đo khoảng cách
2 1
I A AB
10
. Khoảng cách I1A và I1B chênh nhau không quá 0,2m.
Hình 8.7
b) Lần lượt đặt máy trên I1 và I2, đọc số a1, b1và a2, b2 ở trên mia A và B. c) Góc i tính theo cơng thức:
79 i h D (8.4)
Trong đó: h = (b1 a1) + (a2 b2); D- khoảng cách giữa A và B.
Nếu góc i 20" thì được. Nếu góc i > 20" thì điều chỉnh như sau: để nguyên máy ở vị trí I2, xoay ốc kích nâng để cho số đọc trên mia đặt ở B trùng với số đọc:
b'2 = b2 + 1,1h (8-5)
Sau đó vặn lỏng một ốc, cịn ốc kia (của riêng ống thủy dài) vặn chặt lại để điều chỉnh cho bọt nước của ống thủy dài vào giữa. Sau khi điều chỉnh bọt nước phải kiểm tra lại góc i, nếu vẫn thấy lớn hơn quy định trên thì tiếp tục điều chỉnh cho đến khi đạt yêu cầu.
2. Kiểm nghiệm và điều chỉnh máy nivô tự động.
1/ Kiểm nghiệm và điều chỉnh ống thủy tròn.
Phải kiểm nghiệm hàng ngày. Cách kiểm nghiệm như đối với ống thủy dài. Độ lệch của bọt nước của ống thủy trịn khỏi điểm khơng mỗi khi quay đi 180 không được lớn hơn (0,2 – 0,3)mm.
2/ Xác định và khử góc i.
Đặt máy ở giữa đường thẳng nối hai mia cách nhau từ 50-80m (trạm I1), hình 8.8.
Hình 8.8
Sau khi đã đưa bọt nước của ống thủy tròn về giữa, đọc số a1 trên mia sau và b1 trên mia trước. Sau đó chuyển máy ra phía ngồi mia trước và cách mia này từ 3 đến 5m (trạm I2). Đọc số a2 trên mia sau và b2 trên mia trước. Tính trước số đọc là a'2 = (a1 b1) + b2 rồi so sánh với số đọc thực tế a2. Sự khác nhau giữa a’2 và a2 không được lớn hơn 4mm. Trong trường hợp vượt hạn sai trên phải dùng ốc điều chỉnh của màng dây chữ thập để đưa vạch ngang của nó lên xuống sao cho a2 = a'2. Kiểm tra lại.
Hàng ngày trước khi đo đều phải kiểm tra góc i.
3/ Xác định sai số tự điều chỉnh.
Chẳng hạn với máy Koni-007.
Hai mia đặt cách nhau từ 40 đến 100m, máy đặt chính xác ở giữa hai mia. Tiến h cao lần lượt theo 5 vị trí bọt nước của ống thủy tr
II, sau III, trái IV, phải V đi 2mm). Ở mỗi vị trí đo ch từng vị trí II, III, IV, V. Lần lượt so với kết quả trung b được lớn hơn 1mm. Nếu vượt quá hạn sai cho phép ở tr
8.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO CAO H
1. Công tác chuẩn bị tại mỗi trạm máy đo cao h
1/ Cân bằng máy nivô theo ống thủy tr
1a) Vặn hai ốc cân máy 1 v trung trực của đoạn 12, (hình 8.10a).
1b) Vặn ốc cân máy thứ 3 c
2/ Cân bằng máy nivô theo ống thủy d
2a) Để cho ống thủy dài n
máy 1, 2 ngược chiều nhau sao cho bọt thủy d
80
ặt cách nhau từ 40 đến 100m, máy đặt chính xác ở giữa hai mia. Tiến h ớc của ống thủy trịn (hình 8.9) (bọt nước ở giữa I v ải V đi 2mm). Ở mỗi vị trí đo chênh cao 5 lần. Lấy kết quả trung b
ợt so với kết quả trung bình vị trí I. Đại lượng ch ợt quá hạn sai cho phép ở trên thì phải đưa máy về xư
Hình 8.9
8.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO CAO HÌNH HỌC. ẩn bị tại mỗi trạm máy đo cao hình học.
ằng máy nivơ theo ống thủy trịn (hình 8.10).
Hình 8.10
ặn hai ốc cân máy 1 và 2 ngược chiều nhau sao cho bọt thủy trịn ch ình 8.10a).
ặn ốc cân máy thứ 3 còn lại sao cho bọt thủy trịn chạy vào điểm khơng (h
ằng máy nivơ theo ống thủy dài (hình 8.11).
ài nằm song song với đường nối hai ốc cân máy 1, 2 vặn hai ốc cân ợc chiều nhau sao cho bọt thủy dài chạy vào điểm khơng (hình 8.11a).
Hình 8.11
ặt cách nhau từ 40 đến 100m, máy đặt chính xác ở giữa hai mia. Tiến hành đo chênh