工程测量学之贯通测量课程设计.docx
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工程测量学之贯通测量课程设计
工程测量学课程设计报告
-巷道工程贯通测量技术设计
院系:
土木工程系
专业:
测绘工程
地点:
测绘专业课程设计教室
班级:
姓名:
学号:
教师:
2011年7月9日至2011年7月13日
一、工程概况-----------------------------------------------2
二、控制网的布设(包括地面、地下)---------------2
1平面控制测量方案-------------------------------------------------------------------2
2地下控制测量方案-------------------------------------------------------------------4
3地上高程控制测量方案----------------------------------------------------------------5
4地下高程控制测量方案------------------------------------------------------------------5
三、联系测量方案------------------------------------------6
四、测量方案的实施--------------------------------------7
五、贯通误差预计------------------------------------------7
1地面控制测量误差预计--------------------------------7
2联系测量队贯通影响的误差预计------------------------14
3地下基本控制导线误差预计----------------------------14
4总误差M---------------------------------------------14
5高程控制误差预计-------------------------------------14
六、组织安排------------------------------------------------15
七、质量与安全保障措施---------------------------------15
八、体会--------------------------------------------------------16
一、工程概况
矿区一号主井跟二号主井进行贯通测量,巷道长约2200m,包括主井井筒深300m。
此段属于丘陵山区,小山起伏、树木茂盛,地势变化小。
贯通测量用GPS控制测量,两GPS控制点的距离为2100m,GPS点就是近井点。
根据工程需要,总工程师和测量技术人员共同商定,贯通相遇点在水平重要方向上的允许偏差不得超过0.5m,在高程方向上的允许偏差不得超过0.3m。
二、控制网的布设(包括地面、地下)
1平面控制测量方案:
(1)施测方法:
采用GPS进行平面控制。
下面我们就介绍一下用GPS机型控制的特点:
GPS测量的特点是对点间的边长没有限制,也不要求两点间通视,而且点位精度均匀。
它与常规方法相比,具有很大的优越性和灵活性,适合各种地下工程的地面控制测量,尤其适合山岭地区大型隧道和跨河,跨海隧道的地面控制测量[2]。
GPS测量定位速度快、相对定位精度高、工作时间短、效益好,是现代的测量方法,必须遵循统一的测量规范,按等级标准设计和作业。
国家质量技术监督局发布的《全球定位系统(GPS)测量规范》中,GPS按其精度划分为六个等级,见下表
表1-1GPS测量精度分级
等级
平均距离(km)
a(mm)
b(ppm·D)
最弱边相对中误差
二
9
≤10
≤2
1/12万
三
5
≤10
≤5
1/8万
四
2
≤10
≤10
1/4.5万
一级
1
≤10
≤10
1/2万
二级
<1
≤15
≤20
1/1万
注:
当边长小于200m时,以边长中误差小于20mm来衡量。
表1-2闭合环或附合线路边数的规定
等级
二
三
四
一级
二级
闭合环或附合线路的边数
≤6
≤8
≤10
≤10
≤10
表1-3接收机的选用
等级
项目
二
三
四
一级
二级
单频/双频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
标称精度
≤(10mm
+3ppm·D)
≤(10mm
+3ppm·D)
≤(10mm
+3ppm·D)
≤(10mm
+3ppm·D)
≤(10mm
+3ppm·D)
观测量
载波相位
载波相位
载波相位
载波相位
载波相位
同步观测接收机数
≥2
≥2
≥2
≥2
≥2
表1-4各级GPS测量作业的基本技术要求
项目
等级
方法
二
三
四
一级
二级
卫星高度角(
)
相对快速
≥15
≥15
≥15
≥15
≥15
有效观测卫星数
相对
快速
≥4
—
≥4
≥5
≥4
≥5
≥4
≥5
≥4
≥5
观测时段数
相对
≥2
≥2
≥2
≥2
≥1
重复设站数
快速
—
≥2
≥2
≥2
≥2
时段长度(
)
相对
快速
≥90
—
≥60
≥20
≥45
≥15
≥45
≥15
≥45
≥15
数据采样间隔(
)
相对快速
10~60
10~60
10~60
10~60
10~60
PDOP
相对快速
<6
<6
<8
<8
<8
(2)在实际布网设计时遵循以下几个原则:
a)GPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形,如三角形、多边形或附合线路,以增加检核条件,提高网的可靠性。
b)GPS网作为测量控制网,其相邻点间基线向量的精度,应分布均匀。
c)GPS网点应尽量与原有地面控制点相结合。
重合点一般不少于3个(不足时应联测),且在网中分布均匀,以可靠地确定GPS网与地面之间的转换参数。
d)GPS网点应考虑与水准点重合,而非重合点,一般应根据要求以水准测量(或相当精度的测量方法)进行联测,或在网中布设一定密度的水准联测点。
e)为了便于GPS的测量观测和水准联测,减少多路径影响,GPS网点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。
f)为了便于用经典方法联测或扩展,可在GPS网点附近布设一通视良好的方位点以建立联测方向,方向点与观测站距离一般应大于300米。
g)GPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附和线路。
各级GPS网中每个闭合环或附和线路中的边数应符合的规定如下表2.
2地下控制测量方案
地下控制方案我们选择使用等边直伸导线作为井下平面测量控制,地下导线测量的作用是以必要的精度建立地下的控制系统,并依据该控制系统可以放样出隧道(或巷道的掘进方向。
根据国家测量规范:
表2-1煤矿测量地下导线主要技术要求
导线类别
井田(采区)一翼长度/km
测角中误差
/(
)
一般边长
/m
导线全长相对闭合差
闭(附)合导线
复测支导线
基本控制导线
≥5
±7
60~200
1/8000
1/6000
<5
±15
40~140
1/6000
1/4000
采区控制导线
≥1
±15
30~90
1/4000
1/3000
<1
±30
——
1/3000
1/2000
与地面导线测量相比,地下工程中的地下导线测量具有以下特点:
1.由于受巷道的限制,其形状通常形成延伸状。
地下导线不能一次布设完成,而是随着巷道的开挖而助教向前延伸。
2.导线点有时设于巷道顶板,需采用点下对中。
3.的开挖,先敷设边长较短、精度较低的施工导线,指示巷道的掘进,而后敷设高等级导线对低等级导线进行检查校正。
4.地下工作环境较差,对导线测量干扰较大。
3地上高程控制测量方案
由于测区位于山区,水准测量不便,只能采用三角高程测量。
根据三角高程国家测量规范:
表3-1三角高程测量的技术的要求
经由路线
仪器级别
测回数
倾斜互差
/“
指标互差
/“
对向观测高差较差/mm
符合或环线闭合差/mm
中丝法
三丝法
二三四等点
DJ1
DJ2
4
2
10
15
±100s
±50
一二级小三角,一二级测边、导线
DJ2
2
1
15
15
DJ6
4
2
25
25
4地下高程控制测量方案
由于地面高程控制精度不高,地下巷道较为平坦,所以地下测量采用水准测量,根据测量规范:
表4-1地面水准测量等级及使用仪器要求
等级
两洞口间水准线路长度/km
水准仪型号
标尺类型
二
>36
、
线条式因瓦水准尺
三
13~36
线条式因瓦水准尺
区格式木质水准尺
四
5~13
区格式木质水准尺
表4-2地下水准测量等级及使用仪器要求
测量等级
每公里高差中数的偶然误差/mm
两开挖洞口间水准路线长度/km
水准仪等级
水准标尺类型
二
三
四
≤1.0
≤3.0
≤5.0
>32
11~32
5~11
线条式因瓦水准标尺
区格式水准标尺
区格式水准标尺
三、联系测量
一号井和二号井都采用一井定向,测量规范如下:
表3-1施测方法及限差
仪器级别
水平角观测方法
测回数
测角中误差
限差
半测回归零差
各测回互差
重新对中测回间互差
DJ1
全圆方向观测法
3
6
12
12
60
DJ2
全圆方向观测法
6
6
30
30
72
高程的导入采用长钢丝导入高程的方式,根据《煤矿测量规范》的规定,钢丝加入各种改正数后,前后两次之差不得超过L/80000(L为井上、下水准仪之间的钢尺长度)
四、测量方案实施
地面控制测量采用GPS四等测量,在一号井和二号井分别做好两个控制点A、B、C、D。
高程采用三角高程测量,仪器选用DJ2全站仪,路线经由小三角控制点。
联系测量采用一井定向,高程的传递采用钢丝法导入高程。
地下平面控制采用7秒级导线,高程采用四等水准测量。
各种测量严格按照《测量规范》进行施测。
五、误差预计
1地面控制测量误差预计
地面平面控制测量GPS,其误差预计应该按三角形三边测量平差的方法进行,平差的方法计算方法复杂,但预测精度高,为减小工作量,本次误差预计采用零点误差理论,利用模拟数据,得出误差椭圆,然后将贯通重要方向误差的一半作为预计误差。
控制点位置如图所示:
利用平差软件,对模拟数据进行平差,并得出误差椭圆,其结果及数据如下:
控制网平差报告
[控制网概况]
1、本成果为按[平面]网处理的平差成果
计算软件:
南方平差易2002
网名计算日期:
日期:
2012-07-06
观测人:
记录人:
计算者:
测量单位:
备注:
2、平面控制网等级:
城市四等,验前单位权中误差8.0(s)
3、控制网数据统计结果
[边长统计结果]总边长:
5348.0783,平均边长:
1069.6157,最小边长:
368.4756,最大边长:
1456.3231
[角度统计结果]控制网中最小角度:
1.2217,最大角度:
358.5243
3、控制网中最大误差情况
最大点位误差=0.0221(m)
最大点间误差=0.0312(m)
最大边长比例误差=231291
平面网验后单位权中误差=9.51(s)
闭合差统计报告
几何条件:
中点多边形
路径:
[a-d-c-b-z]
极条件闭合差=59,限差=274
几何条件:
闭合导线
路径:
[b-z-a]
角度闭合差=3(s),限差=28(s)
fx=0.002(m),fy=-0.008(m),fd=0.009(m)
[s]=2667.330(m),k=1/310360,平均边长=889.110(m)
几何条件:
闭合导线
路径:
[d-z-a]
角度闭合差=-27(s),限差=28(s)
几何条件:
闭合导线
路径:
[c-z-b]
角度闭合差=-8(s),限差=28(s)
fx=-0.001(m),fy=-0.190(m),fd=0.190(m)
[s]=4853.461(m),k=1/25534,平均边长=1617.820(m)
几何条件:
闭合导线
路径:
[c-d-z]
角度闭合差=-21(s),限差=28(s)
fx=-0.018(m),fy=0.041(m),fd=0.045(m)
[s]=2921.062(m),k=1/65059,平均边长=973.687(m)
[方向观测成果表]
测站
照准
方向值(dms)
改正数(s)
平差后值(dms)
备注
a
d
0.000000
a
z
2.014017
4.92
2.014509
a
b
168.044461
-0.62
168.044399
b
a
0.000000
b
c
12.343400
20.14
12.345414
b
z
11.271723
1.17
11.271840
c
b
0.000000
c
z
1.221670
-13.33
1.220337
c
d
167.105170
-4.58
167.104712
d
c
0.000000
d
a
12.095100
-16.24
12.093476
d
z
10.374500
11.24
10.375624
z
a
0.000000
z
d
176.264100
-4.61
176.263639
z
c
180.000000
-3.59
179.595641
z
b
357.301830
-1.00
357.301730
[平面点位误差表]
点名
长轴(m)
短轴(m)
长轴方位dms
点位中误差m
备注
z
0.0216
0.0047
88.192818
0.0221
[平面点间误差表]
点名
点名
MT(m)
MD(m)
D/MD
T方位
D距离(m)
备注
a
z
0.0221
0.0047
231291
88.192818
1096.2609
b
z
0.0221
0.0047
280943
88.192818
1330.7484
c
z
0.0221
0.0047
231294
88.192818
1096.2667
d
z
0.0221
0.0048
304098
88.192818
1456.3104
z
a
0.0221
0.0047
231291
88.192818
1096.2609
z
d
0.0221
0.0048
304098
88.192818
1456.3104
z
c
0.0221
0.0047
231294
88.192818
1096.2667
z
b
0.0221
0.0047
280943
88.192818
1330.7484
[控制点成果表]
点名
X(m)
Y(m)
H(m)
备注
a
305328.3987
451794.9276
已知点
b
305095.5678
451854.4296
已知点
c
307520.8766
451780.1641
已知点
d
307877.5001
451687.4424
已知点
z
306424.6348
451787.5554
有网形分析可以知道最弱点是z点,最弱边是d-z边,中误差为0.032,而d-z的边长为1456m,所以最弱边相对误差为1/45000,符合四等三角测量最弱边测量的相对误差,所以模拟的数据是可以模拟出实测精度的,根据模拟数据得出的误差椭圆,得出贯通重要方向的中误差为
点名
长轴(m)
短轴(m)
长轴方位dms
点位中误差m
备注
z
0.0216
0.0047
88.192818
0.0221
M上=0.0216mm,
以模拟出的中误差一半加入误差预计中,即
M上=0.0108mm,
2联系测量队贯通影响的误差预计
一井定向误差:
根据10个立井的两次独立两次资料求得一次定向中误差ma0=±32”。
独立进行两次,其误差为:
M1号=M2号=
m
3地下基本控制导线误差预计
地下采用7”控制导线,受巷道形状的影响,导线布置成等边直伸导线,其贯通重要方向上的误差预计为:
由于总边长为2192m,平均边长选取150m,所以:
而测距对等边直伸导线贯通重要方向没有影响,故而可以不用考虑。
4总误差M总
M=
M总=2M=0.342m
按照规范,水平重要的方向限差为0.5m,按照此方案能够满足贯通的要求。
5高程控制误差预计
①由于高程采用三角高程测量,仪器选用DJ2全站仪,路线经由小三角控制点。
所以平均边长为500m,根据表3-1得:
mm
所以
②高程导入的误差,根据12个立井的两次独立高程差值求得一次导入高程的中误差:
mm
③地下采用四等水准测量,按规程限差求算四等水准测量每千米的高差中误差为
,其误差预计为:
④高程方向总误差:
根据贯通要求,腰线方向的限差为0.2m,预计误差满足贯通要求
六、组织安排
本次井下主井与风井之间的贯通工程量较大,精度要求较高,需要有专业的测绘人员进测量。
整个工程需要各个部门多加配合,所以煤矿主管部门应该成立暂时的工作组,协调在整个工作中各个方面的问题。
由于工程的工期较为紧张,在整个工程中应该更加注重效率以及质量,在测量过程应该加强成果的检验。
七、质量与安全保障措施
贯通测量的好坏,固然决定于贯通质量的好坏,固然决定于所选择的贯通方案和测量方法是否正确,但更重要的是实际施测工作的质量。
一方面在重要贯通工程开始施测前,要充分做好人员准备,另一方面要切实抓好质量保证体系的贯彻落实。
除此之外,还要注意采取如下措施:
(1)提高控制测量的精度。
(2)测量过程中,提高仪器对中精度,如使用四联脚架法施测。
(3)在斜巷中测角时,注意对中精度和仪器整平的精度,每测回重新对中整平。
(4)矿山井巷易受地质条件限制形成短边巷道,建议使用陀螺全站仪加测短边陀螺方位角,提高贯通精度。
(5)在巷道中,由于顶板淋水等原因,导线点的标识有时不清楚。
专门制作导线点标志牌,实行挂牌管理。
(6)小断面掘进,当贯通距离剩余20m以上时,采取小断面掘进,提高贯通段巷道质量。
我们可以总结出大中型贯通测量应遵循的一些基本原则:
(1)大中型贯通施测前,应进行贯通测量方案设计和贯通测量误差预计。
(2)贯通测量施测过程中,应采用一些有效的技术手段,如三架联测法等来提高导线观测精度。
(3)从贯通测量的外爷观测到内业计算,都应坚持用多余的数据进行检校的原则,以提高测量成果的可靠度。
总之,只要抓好贯通测量中的每一个环节工作,就能保证每一个贯通工程都。
能实现准确贯通,使测量真正起到“眼睛”的作用
八、体会
通过此次大型贯通,我学到了很多东西,而且也将很多我们课堂上所得的知识应用到了现实的贯通上,实现了真正意义上的理论实践想结合。
而且从这次贯通中,我们都取得了丰富的贯通实践经验,同时也给我们这样一个启迪:
对于大型的贯通工程,首先应根据工程的限差要求进行误差预计,采用合理先进的测量方法和测量手段;并在施测过程中严格执行测量规程,贯通工程就一定会达到预期的效果。
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