第三章聯(lián)系測量-幾何定向解析課件

1、第三章 聯(lián)系測量(1)3.1 概述3.2 一井定向（重點）3.3 兩井定向3.4 聯(lián)系測量的精度分析 （一井定向為例）3.5 雙聯(lián)系三角形（補充） 2022/7/25第三章 聯(lián)系測量第三章 聯(lián)系測量地下工程測量 聯(lián)系測量 在地下工程中，通過斜井、立井將地面的平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到井下，使地面和地下建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)。該工作稱為聯(lián)系測量3.1 概述第三章 聯(lián)系測量第三章 聯(lián)系測量地下工程測量 聯(lián)系測量的任務(wù)？（1）確定地下導(dǎo)線測量起算邊的坐標(biāo)方位角（2）確定地下導(dǎo)線測量起算點的平面坐標(biāo)（3）確定地下高程測量起算點高程平面聯(lián)系測量（定向）高程聯(lián)系測量（導(dǎo)入標(biāo)高）地下工程測量 定向的種類？定向

2、一 幾何定向二 物理定向通過平峒和斜井定向（簡單）通過一個豎井定向通過兩個豎井定向用磁性儀器定向（精度低）用投向儀定向（精度低）用陀螺經(jīng)緯儀定向第三章 聯(lián)系測量第三章 聯(lián)系測量3.1 概述第三章 聯(lián)系測量原理：在豎井井筒中懸掛兩根鋼絲垂球線在地面上利用地面控制點測定兩垂球線的平面坐標(biāo)及其聯(lián)線方位角，在井下使用全站儀測角量邊把垂球線與井下起始控制點連接起來，通過計算確定井下起始控制點的坐標(biāo)和方位角。3.2 一井定向第三章 聯(lián)系測量一井定向內(nèi)容一、投點（重點）二、連接（重點+難點）三、工作組織投點誤差與投向誤差 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，致使井下垂球線偏離地面上的位置，

3、該線量偏差e稱為投點誤差，由此而引起的垂球線連線的方向誤差叫做投向誤差。其中誤差為：投點誤差與投向誤差 當(dāng)兩鋼絲間距c=3m、e=1mm時，=68.8?？梢姡饵c誤差對定向精度的影響是非常大的。 減少投點誤差的主要措施：盡管增加兩垂球線間的距離，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，但垂直于兩垂球線連線方向上的傾斜卻不大，因而可以減少投向誤差。盡量減少馬頭門處氣流對垂球線的影響。定向時最好停止風(fēng)機運轉(zhuǎn)，以減少風(fēng)速。采用小直徑、高強度的鋼絲，適量加大垂球重量，并將垂球浸入穩(wěn)定液中。減少滴水對垂球線及垂球的影響，在淋水大的井筒，必

4、須采用擋水措施，并在大水桶上加擋水蓋。 2、鋼絲的下放和自由懸掛的檢查 測量前，應(yīng)該用堅固的木板將井口蓋上，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。鋼絲通過滑輪井掛上小垂球后，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(yīng)通過提成拳狀的手均勻緩慢下放，每下放50 m左右，稍停一下，使垂球擺動穩(wěn)定下來。當(dāng)收到垂球到達(dá)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。 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(jìn)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，

5、看是否能到達(dá)定向水平。使用此法時應(yīng)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(jìn)行檢查。若井上下所量得的兩垂球線間距離之差不大于2mm時，便認(rèn)為是自由懸掛的。二 連接測量連接測量時，常采用連接三角形法。C與C稱為井上下的連接點，A、B點為兩垂球線點,從而在井上下形成了以AB為公用邊的三角形ABC和ABC。 二 連接測量在選擇井上下連接點C和C時應(yīng)滿足下列要求： CD和CD的長度應(yīng)盡量大于20 m； 應(yīng)使C和C點處的銳角及小于2，構(gòu)成最有利的延伸三角形； 點C和C應(yīng)適當(dāng)?shù)乜拷罱拇骨蚓€，使a/c和b/c之值盡量小一些。內(nèi)業(yè)計算 1、首先應(yīng)對

6、兩垂球線間距進(jìn)行檢查。設(shè)C丈為兩垂線間距離的實際丈量值，C計為其計算值，則： 如在地面連接三角形中d2mm、井下連接三角形中d4mm，可在丈量的邊長中分別加人下列改正數(shù)，以消除其差值。 上式是針對地面連接三角形而言，對于圖3-5所示的井下連接三角形，其井下各邊長改正數(shù)應(yīng)為： 、角應(yīng)滿足下列條件：+r=180。 因計算、角時數(shù)值湊整誤差的影響，上述條件可能出現(xiàn)會不滿足。若存有微小的殘差時，則可將其平均分配給和。2、解算連接三角形各未知要素3、在對各邊長和角度加入上述改正后，可依照DCABCD順序構(gòu)成支導(dǎo)線，按一般導(dǎo)線計算方法計算即可。 3.3 兩井定向原理：就是在兩井筒中各掛一根垂球線，在地面上

7、測定兩垂球線的坐標(biāo)，并計算其連線的坐標(biāo)方位角。然后在井下巷道中，用全站儀導(dǎo)線將兩垂球線進(jìn)行連測，取一假定坐標(biāo)系統(tǒng)來確定井下兩垂球線連線的假定方位角，然后將其與地面上確定的坐標(biāo)方位角相比較，其差值便是井下假定坐標(biāo)系統(tǒng)和地面坐標(biāo)系統(tǒng)的方位差，這樣便可確定井下導(dǎo)線在地面坐標(biāo)系統(tǒng)中的坐標(biāo)方位角。第三章 聯(lián)系測量內(nèi)業(yè)計算 1、首先由地面測量結(jié)果求出兩垂球線的坐標(biāo)，并計算出A、B連線的坐標(biāo)方位角和長度。2、地下定向水平的導(dǎo)線為無定向?qū)Ь€，為解算出地下各點的坐標(biāo)?？杉僭O(shè)A為假定坐標(biāo)系的原點，A1邊為假定縱軸x軸方向。由此可計算出地下各點在假定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，并求出A、B連線在假定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)方位角及長度。

8、 式中H為豎井深度；R為地球的平均曲率半徑。c應(yīng)小于地面和地下連接測量中誤差的兩倍 3、根據(jù)上式算出地下起始邊在地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)方位角，依此可重新計算出地下各邊的坐標(biāo)方位角和各點的坐標(biāo)。由于測量誤差的影響，地下求出的B點坐標(biāo)與地面測出的B點坐標(biāo)存有差值。如果其相對閉合差符合測量所要求的精度時，可進(jìn)行分配。因地面連接導(dǎo)線精度較高，可將坐標(biāo)增量閉合差按邊長或坐標(biāo)增量成比例反號分配給地下導(dǎo)線各坐標(biāo)增量上。最后計算出地下各點的坐標(biāo)。3.4 聯(lián)系測量的精度分析 （一井定向為例）第三章 聯(lián)系測量根據(jù)規(guī)程要求，一井兩次獨立定向所算得的井下定向邊的方位角之差，不應(yīng)超過2，則一次定向的允許誤差是 若采用兩倍中

9、誤差作為允許誤差，則一次定向的中誤差為 此誤差由以下三部分組成： （1）井上的連接誤差 （2）投向誤差 （3）井下的連接誤差 一般情況下，一井定向的投向誤差和連接誤差大致相等 若井上與井下的連接誤差相等時 一、投向誤差分析 如圖：假設(shè)投點時候，B點沒有誤差，A點有投點誤差，則投向誤差為： 投點線量誤差的方向可能偏向任何一方，類似以前所學(xué)覘標(biāo)對中誤差對測角的影響公式推導(dǎo)方法（參考8-30式）可得 同理，若A點沒有誤差，B點有投點誤差，則投向誤差為：一般兩根垂球線的投點條件相同，即認(rèn)為則總的投向誤差為 二、連接誤差分析由上圖，井下導(dǎo)線起始邊的方位角為：AD則 上式分為井上和井下連接誤差及投向誤差三

10、部分，下面分別討論： 1.連接三角形中垂球線處角度的誤差及三角形最有利的形狀同理，對角同樣可得： 上式中，當(dāng)：則有：或當(dāng)：結(jié)論：（1）連接三角形最有利的形狀為銳角不大于2o的延伸三角形。（2）計算角a和的誤差隨測量角r的誤差（測角方法誤差）增大而增大，隨比值a/c的減小而減小。故在連接測量時，應(yīng)使連接點C和C盡可能靠近最近的垂球線，并精確地測量角度r。規(guī)程規(guī)定a/b（或b/c）的值一般應(yīng)不超過1.5。（3）兩垂球線間的距離c越大，則計算角的誤差越小。（4）在延伸三角形時，量邊誤差對定向精度的影響較小。2.連接角的誤差對連接精度的影響 連接點C點誤差主要由C點對中線量偏差引起的誤差、D點覘標(biāo)對中誤差引起的誤差和C點測角方法誤差三部分組成。當(dāng)全站儀無對中誤差時： 當(dāng)全站儀有對中誤差時： 由此而引起的AB方位角誤差為： 由圖可知： 因此： 由此可見：C點對中線量偏差引起的誤差相當(dāng)于由C點的