学习情境四：地下工程测量

1、地下工程施工测量地下工程施工测量Underground Engineering Surveying工程测量子情境1 矿山控制测量矿山控制测量地面控制测量地下控制测量矿区平面控制 矿区高程控制测量 井下导线测量 地下高程测量 一、地面控制测量一、地面控制测量1矿区平面控制网矿区平面控制网1）导线测量网）导线测量网2）GPS控制网控制网2近井网（点）的设置近井网（点）的设置3 矿区高程控制测量矿区高程控制测量井井下下导导线线基本控制基本控制采区控制采区控制7导线导线15导线导线15导线导线30导线导线n二、地下控制测量二、地下控制测量分次布设，逐步敷设；分次布设，逐步敷设；先低级，后高级；先低级，

2、后高级；不断向前，直至边界。不断向前，直至边界。n1. 导线测量外业导线测量外业n井下导线测量外业主要包括：选点、埋点、井下导线测量外业主要包括：选点、埋点、测角和量距，除此之外，还要进行导线的测角和量距，除此之外，还要进行导线的延长及检查工作。延长及检查工作。矿图测绘矿图测绘n 1）选点和埋点）选点和埋点 n2)角度测量n 经纬仪（全站仪）的安置n 检验与校正n 水平角观测n 竖直角观测l3)边长丈量l4)导线的延长l2.井下经纬仪导线测量内业井下经纬仪导线测量内业l 1)内业计算之前，应认真检查全部外业记录。 l 2)边长计算l 3）角度闭合差的计算与分配l 4)推算各边的坐标方位角 l

3、5）坐标增量的计算 l 6）坐标增量闭合差的计算与分配 l 7）点的坐标计算 【技能训练【技能训练13】地下导线测量实训】地下导线测量实训 1技能训练目标技能训练目标掌握点下对中、井下导线的测角和量距的方法2仪器与工具仪器与工具每组借领一台全站仪及其辅助设备，矿灯、矿帽，小钢尺1把，记录板1块。3实训步骤实训步骤1）指导教师先作示范，讲解原理与要领；2）布置导线点3）仪器安置；（对中整平）4）角度观测；5）分段丈量； 4实训基本要求实训基本要求1）遵照附录1“测量实训的一般要求”中的各项规定。2）完成15秒级基本控制导线测量；3）每个学生操作两个测站以上的实训任务，每组完成一条导线；4）注意粗

4、瞄准时，前视（或后视）人员要打灯语，注意团队的合作；5上交资料上交资料1）各组的记录手薄一份。2）每位学生的实训报告。 竖井竖井联系联系测量测量竖井定向测量竖井定向测量竖井高程传递竖井高程传递一井定向一井定向两井定向两井定向陀螺仪定向陀螺仪定向钢尺传递法钢尺传递法测距仪传递法测距仪传递法1.竖井联系测量内容竖井联系测量内容子情境2 竖井联系测量aPbQ水准点1水准点22、 竖井高程传递竖井高程传递（1） 钢尺传递法钢尺传递法l检核检核水准点1水准点2注意事项注意事项钢尺改正钢尺改正（2）测距仪传递法）测距仪传递法ab水准点1水准点2mnDabcab c(1)(1)投点及连接测量方法投点及连接测

5、量方法O1O2ABABO1O2联系三角形联系三角形3、一井定向、一井定向目的：将地面点坐标和方位角传递到地下目的：将地面点坐标和方位角传递到地下(2)(2)联系三角形平差计算联系三角形平差计算bca O1O2A（1 1）计算两吊垂线间距。）计算两吊垂线间距。（2 2）检核计算。）检核计算。mmaaa2测算（3 3）计算三角形边长改正数。）计算三角形边长改正数。3avvvcba（4 4）计算）计算角和角和角。角。sinsinabsinsinac（5 5）求闭合差并进行改正。）求闭合差并进行改正。180算算f2fv2fvcos2222bccba算(3)(3)地下导线起始边方位角推算地下导线起始边方

6、位角推算BAABO1O2O1O2BAO1O2AB C D mqmo0l(4)(4)方位角传递的误差方位角传递的误差00lmmq (5)(5)联系三角形的最有利形状联系三角形的最有利形状sinsinab360A BBA AO1O2ba AO1O2（1）两垂线之间距离尽可能远。）两垂线之间距离尽可能远。（2）应为伸展形状，）应为伸展形状， 不能大于不能大于3。O1O2O1O2（3）b/a的数值应大约等于的数值应大约等于1.5。Aab2222)()1 ()(abmabtgammS测距精度的影响测角精度的影响(5)(5)联系三角形的最有利形状联系三角形的最有利形状(5)(5)联系三角形的最有利形状联系

7、三角形的最有利形状2222)()1 ()(abmabtgammS2222)()1 ()(acmactgammSbcmmO1O2Abca sinsinacsinsinabO1O2（4）传递方向应经过小角。）传递方向应经过小角。BAAB路线对应的角度1234(5)(5)联系三角形的最有利形状联系三角形的最有利形状M4、两井定向、两井定向通风井竖井abcO1CDBO2无定向导线 PQN(1) 投点及联系测量(2)内业计算 计算两吊锤线在地面坐标系的方向角与距离ABABABXXYY arctan22)()(ABABABYYXXS计算地下导线点在假定坐标系中的坐标设A点为原点，A1边为X轴方向sinco

8、siiiiiiSYSXAx123ByXY111)180(niAii=（1，2，n1）式中：B点的坐标为： ABBABBYYXX由A、B两点再假定坐标系中坐标，反算其假定方位角与距离为：arctanBBABXY22BBABYXS计算地下导线各点在地面坐标系中的坐标 cossinsincosiiiiiiBAiiYXYXYXiiABAB其中：两竖井间地下导线的平差 ABAB坐标闭合差 由于BBXXXfBBYYYf22YXfff全长相对闭合差为 fSSfK1(3)精度分析 当进行两井定向，则无定向导线最后一条边的方位角中误差为：3/ )5 . 1( nmmn式中：n为导线边数 如果不作两井定向，按支导

9、线推算最后一条边的方位角中误差 1nmmn例如：当布设n5 23/ )5 . 1(1nnmmnn（4）铅垂仪与全站仪联合定向法通风井竖井TD1TD2W1W2BCPQ(5)(5)陀螺经纬仪定向陀螺经纬仪定向1 陀螺经纬仪的工作原理陀螺经纬仪的工作原理2陀螺北方向值的观测陀螺北方向值的观测 陀螺北方向指的是陀螺子午线方向，即陀螺轴在摆动平衡位置所指的方向。陀螺北方向值的观测通常采用逆转点法。 3全站型陀螺经纬仪全站型陀螺经纬仪 全站型陀螺仪是一种将陀螺仪和全站仪集成于一体的且具有全天候、全天时、快速高效独立的测定真北方位的精密测量仪器 4陀螺经纬仪定向陀螺经纬仪定向1）在地面已知边上测定仪器常数陀

10、陀ABABAABABTTT 2）井下定向边陀螺方位角的测定及坐标方位的计算陀平abaabT 二、直线巷道中线的标定二、直线巷道中线的标定 子情境3 巷道施工测量一、一、概述概述 1初步标定巷道开切点和临时中线初步标定巷道开切点和临时中线 2精确标定直线巷道的中线精确标定直线巷道的中线 三、曲线巷道中线的标定三、曲线巷道中线的标定1算标定数据算标定数据 nRl2sin2nBA2180n/180321BA45L1L221BA452221（1 1）半径法半径法 子情境3 巷道施工测量2实地标定实地标定 （2 2）垂线法垂线法 1瞄线法瞄线法子情境3 巷道施工测量四、中线的延长四、中线的延长2拉线法拉

11、线法3经纬仪延长中线法经纬仪延长中线法五、巷道腰线的标定五、巷道腰线的标定1平巷腰线的标定平巷腰线的标定2斜巷道腰线的标定斜巷道腰线的标定 直线巷道的延长和检查直线巷道的延长和检查 中线不断向前延设中线不断向前延设,掘掘3040M延设一组中线。延设一组中线。保证最前一个中线点距工作面不超过保证最前一个中线点距工作面不超过4050m,以防以防掘偏。掘偏。方法：经纬仪法，瞄线法，拉线法方法：经纬仪法，瞄线法，拉线法ABC（1 1）高程贯通误差）高程贯通误差mh子情境4 巷道贯通测量1 1、分类、分类（2）纵向贯通误）纵向贯通误差差ml（3）横向贯通误差）横向贯通误差mq横向误差17.3毫米高程误差

12、4.6毫米 大瑶山隧道大瑶山隧道(14.3(14.3公里公里) )隧道工程举例隧道工程举例西康铁路西康铁路 秦岭特长隧道秦岭特长隧道(18.4(18.4公里公里) )纵向误差125毫米横向误差12毫米高程误差1毫米 2 2、误差预计、误差预计竖井联系测量的误差贯通面竖井BA下上综2222mmmm3 3、误差的测定、误差的测定横向贯通误差纵向贯通误差高程贯通误差thu延伸中线法延伸中线法AB量取AB两点之间的高差与距离即可的贯通误差坐标法坐标法贯通面主要导线主要导线A（XA, YA ）（XA”, YA” ）A”横向误差： YA -YA” 纵向误差： XA -XA” 方位角贯通误差水准测量法水准测

13、量法贯通面BM1BM2细钢丝细钢丝求解点A的高程HA求解点A的高程H”高程贯通误差为H”-H4 4、误差的调整、误差的调整 调整贯通误差的工作，原则上应在隧道未衬砌地段上进行，不再牵动已衬砌地段的中线，以防减少限界而影响行车。 (1)(1)直线隧道贯通误差直线隧道贯通误差 调整方法-折线法 具体方法贯通面方向125 直线连接直线连接 5 25 加反向曲线加反向曲线R=4000mR=4000m(2)(2)曲线隧道贯通误差曲线隧道贯通误差贯通面方向贯通面位于圆曲线上 进口贯通面出口贯通面辅助切线辅助切线10203040在贯通面两侧每20米弦长的中线点上，增加或减少10的切线偏角贯通面当贯通面位于曲

14、线始（终）附近 RABCCDEED调整圆曲线长度法DE与DE不平行也不重合 调整后DE与DE平行 RDEDDEECCRCC2360AFFsinDDFFAA子情境5 隧道工程测量地面控制测量平面控制测量高程控制测量精密导线法 GPS定位技术 水准测量 三角高程测量 一、 地面控制测量1、中线放样 2、坡度放样 3、断面放样 4、隧道贯通误差的测定与调整 在隧道施工过程中，根据洞内布设的地下导线点，经坐标推算而确定隧道中心线方向上有关点位，以准确知道较长隧道的开挖方向和便于日常施工放样。为了控制隧道坡度和高程的正确性，通常在隧道岩壁上每隔510m，标出比洞底地坪高出1m的抄平线，又称腰线，腰线与洞底地坪的设计高程线是平行的。施工人员根据腰线可以很快地放样出坡度和各部位高程。1、中线放样5A2255PAPAXXYYLADP4P5L555PAPAAPXXYYarctg4555PPAP5APADA（1）中线法5AADP4P5L操作过程标定中线上的点A;标定开挖方向(定D点)中线点向