聯(lián)系測量方案

1、第一章 聯(lián)系測量第一節(jié) 聯(lián)系測量的定義一、聯(lián)系測量的定義將地面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到地下，確定地下控制點、控制邊 , 作為地 下控制導(dǎo)線的起算數(shù)據(jù)， 這一過程測量工作叫做聯(lián)系測量。 將地面平面坐標(biāo)系統(tǒng) 傳遞到地下的測量稱為平面聯(lián)系測量， 簡稱定向。 將地面高程系統(tǒng)傳遞到地下的 測量稱高程聯(lián)系測量，簡稱導(dǎo)入高程 1 。聯(lián)系測量工作應(yīng)包括地面趨近導(dǎo)線測量 趨近水準(zhǔn)測量、通過豎井斜井通道的定向測量和傳遞高程測量以及地下趨近導(dǎo)線 測量地下趨近水準(zhǔn)測量 2 。、聯(lián)系測量的任務(wù)聯(lián)系測量的任務(wù)在于：（1）、確定地下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算邊的坐標(biāo)方位角；（2）、確定地下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算點的平面坐標(biāo) x 和 y；（3）

2、、確定地下水準(zhǔn)點的高程 H1 。前兩項任務(wù)是通過平面聯(lián)系測量定向來完成的； 第三個任務(wù)是通過導(dǎo)入高程 來完成的。這樣就獲得了地下平面與高程測量的起算數(shù)據(jù) 1 。第二節(jié) 聯(lián)系測量的種類聯(lián)系測量分為平面聯(lián)系測量 （簡稱為定向） 和高程聯(lián)系測量 （簡稱為導(dǎo)入高 程）。平面聯(lián)系測量說來可分為兩大類：一類是從幾何原理出發(fā)的幾何定向；另 一類是以物理特性為基礎(chǔ)的物理定向 1 。幾何定向分為：1、通過平硐或斜井的幾何定向；2、通過一個立井的幾何定向（一井定向） ；3、通過兩個立井的幾何定向（兩井定向） 。 物理定向可分為：1、用精密磁性儀器定向；2、用投向儀（投點儀）定向；3、用陀螺經(jīng)緯儀定向 1 。通過平

3、硐或斜井的幾何定向， 只需要通過平硐或斜井敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線， 對地 面和地下進行聯(lián)測即可 1 。但是在地鐵工程中由于地下鐵道本身的特點，并沒有 平硐或斜井，有的只是豎井（出土井或下灰井或是更寬敞的明挖車站） ，因此， 通過平硐或斜井的幾何定向在地鐵的平面聯(lián)系測量中一般不用 , 只在礦山測量中 有應(yīng)用。在地鐵平面聯(lián)系測量中的導(dǎo)線直接傳遞法、 豎直導(dǎo)線定向法的原理和通 過平硐或斜井幾何定向的原理是一樣的 1 。第三節(jié) 幾何定向這里主要講的是立井幾何定向。 在立井中懸掛鋼絲垂線由地面向地下傳遞平面坐標(biāo)和方向的測量工作成為立井幾何定向。 立井幾何定向概要地說，就是在井 筒內(nèi)懸掛鋼絲垂線，鋼絲的一端固定在

4、地面，另一端系有定向?qū)Ｓ玫拇骨蜃杂蓱?掛于定向水平，一般稱作垂球線。再按地面坐標(biāo)系統(tǒng)求出垂球線的平面坐標(biāo)及其 連線的方位角；在定向水平上把垂球線與地下永久導(dǎo)線點連接起來，這樣便能將 地面的方向和坐標(biāo)傳遞到地下，而達到定向的目的。因此，可把立井定向工作分 為兩個部分：由地面向定向水平投點（簡稱投點）；在地面和定向水平上與垂球 線連接（簡稱連接）。立井幾何定向分為一井定向和兩井定向 。一井定向方法有連接三角形法、四邊形法和適合小型礦井的瞄直法等。 這里 僅介紹連接三角形法。、一井定向（一）投點采用連接三角形進行一井定向時，要在井筒內(nèi)掛兩根垂球線。投點時，一般 都采用垂球線單重投點法，即在投點過程中

5、，垂球的重量不變。單重投點可分為 兩類：單重穩(wěn)定投點和單重擺動頭點。 單重穩(wěn)定投點法是將垂球放在水桶內(nèi)， 使 其基本上處于靜止?fàn)顟B(tài)；在定向水平上測角量邊時均與靜止的垂球線進行連接。 單重擺動投點法則恰恰相反，而是讓垂球自由擺動，用專門的設(shè)備觀測垂球線的 擺動，而求出它的靜止位置并加以固定； 在定向水平上連接時，則按固定的垂球 線位置進行1。穩(wěn)定投點法，只有當(dāng)垂球線擺幅很小時才能應(yīng)用。否則，必須采用擺動投點 法。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，致使垂球線在 地面上的位置投到定向水平后會發(fā)生偏離，一般稱這種線量偏差為投點誤差。由 這種誤差而引起的垂球線連線的方向誤差，叫做“投

6、向誤差”。圖1-1中A和B系兩垂球線在地面的位置，而A，和B，為兩垂球線在定向水平上偏離后的位置。 圖1-1 （a）中表示兩垂球線沿其連線方向偏離，則這種投點誤差對AB方向來說沒有影響。圖1-1 （b）中則為兩垂球線偏向于連線的同一側(cè)，且在連線的垂直 方向上，使AB方向的投射產(chǎn)生了一個誤差角9。則(a)(b)圖1-1BB-AA* AB(c)投點誤差與投向誤差i如果兩垂球向其連線兩邊偏離，且在垂直于連線方向上(1-1)(圖 1-1 (c),則其投向誤差9可用下式求得:tanv -AA BBAB(1-2)設(shè)AA = BB=：e, AB=c，且由于B很小，則上式可簡化為:(1-3)c顯然，上述三種投

7、向誤差都是特殊的，而且以第三種情況所引起的投向誤差為最大。下面簡單介紹一下用垂球線投點而引起的方向誤差。在井筒中用垂球線投點 的誤差的主要來源：(1) 、氣流對垂球線和垂球的作用；(2) 、滴水對垂球線的影響；(3) 、鋼絲的彈性作用；(4) 、垂球線的擺動面和標(biāo)尺面不平行；(5) 、垂球線的附生擺動。用垂球線投向的誤差是通過一個立井幾何定向時， 由于垂球線的偏斜，引起 的兩垂球線的方向誤差，即投向誤差，以 B表示，B值的大小直接與投點誤差e 的大小及方向有關(guān)(見圖1-2)。(a)(b)圖1-2垂球線的投向誤差圖中Ao、B垂球線在地面上的位置；A，、Bz 垂球線在定向水平上偏斜后的某一位置；

8、eA、eBA Bo在定向水平上的投點線量誤差； /垂球線的偏斜方向與兩垂球線連線方向的夾角； 9 / 垂球線在某一偏斜情況下所引起的投向誤差； c兩垂球線之間的距離利用覘標(biāo)對中誤差的推導(dǎo)方法可得到Ql 二-Qb 二-(1-4)c-2c.2若兩根垂球線的投點條件相同，即認為 eA =ee，則總的投向誤差為: 2 2日=J. +%2 =匕爐 +6 =即(1-5 )c H 2c由此可知，要減少投向誤差，必須加大兩垂球線間的距離c和減少投點誤差 餓之值。但是由于井筒直徑的限制， 而是 c 值增大受限， 因此只有采取精確投點 的方法。在投點時必須采取許多有效的措施和給予極大的注意， 才能達到要求的 精度

9、1 。減少投點誤差的措施主要有 :(1) 、盡量增大兩垂球線間的距離，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，但是危險方向， 即垂直于兩垂球線連線方向上的偏斜卻不大， 因而可以減少 投向誤差。(2) 、盡量減少馬頭門(立井、斜井與平硐的連接部位)處氣流對垂球線的 影響。定向時最好停止風(fēng)機運轉(zhuǎn)或增設(shè)風(fēng)門，以減小風(fēng)速。(3) 、采用小直徑、高強度的鋼絲，適當(dāng)加大垂球線重量，并將垂球浸入穩(wěn) 定液中。(4) 、擺動觀測時， 垂球線擺動的方向應(yīng)盡量與標(biāo)尺平行， 并適當(dāng)增大擺幅， 但不宜超過 100mm。(5) 、減小滴水垂球線及垂球的

10、影響，在大水桶上加擋水蓋 1 。1、單重穩(wěn)定投點單重穩(wěn)定投點是假設(shè)垂球線在井筒內(nèi)處于鉛垂位置而靜止不動。當(dāng)井筒不 深、滴水不大、井筒內(nèi)氣流緩慢、垂球線擺動很小、其擺幅一般不超過 0.4mm 時被采用 1 ?，F(xiàn)將對投點所需主要設(shè)備的要求分述如下 :(1) 、垂球以對稱砝碼式的垂球為好。每個圓盤的重量最好為 10kg 或 20kg，當(dāng)井深小于100m時，采用3050kg的垂球，當(dāng)井深超過100m時，則宜采 用 50100kg 的垂球。、鋼絲一一應(yīng)采用直徑為0.52mm的高強度的優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲。鋼絲 上懸掛的重錘重量應(yīng)為鋼絲極限強度的 60%70%。(3) 、手搖絞車絞車各部件的強度應(yīng)能承受三倍投

11、點時的荷重，絞車應(yīng) 設(shè)有雙閘。(4) 、導(dǎo)向滑輪一一直徑不得小于 150mm輪緣做成銳角形的繩槽以防止鋼 絲脫落，最好采用滾珠軸承。(5) 、定點板用鐵片制成。定向時也可不用定點板。(6) 、小垂球在提放鋼絲時用的，其形狀成圓柱形或普通垂球的形狀均 可。(7) 、大水桶用以穩(wěn)定垂球線，一般可采用廢棄油桶，水桶上應(yīng)加蓋 1 。2、鋼絲的下放和自由懸掛的檢查進行測量之前， 應(yīng)該用堅固的木板將井口蓋上， 以便安全地進行工作。 但須 在蓋板上留有孔隙，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。 鋼絲通過滑輪并掛上小垂球后， 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

12、過握成拳狀的手均勻緩慢的下放，每下放50m左右，稍停一下，使垂球擺動穩(wěn)定下來。 當(dāng)收到垂球到達定向水平的信號后， 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。 此時應(yīng)事先考慮到鋼絲因掛上重錘后被拉伸得長度。 掛好后，應(yīng)檢查垂球是否與 桶底、桶壁接觸 1 。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， 看是否能達到定向水平。使用此方法時應(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行檢查。如果井上下所

13、量得的兩垂球線間距離之差不大于2mm寸，便認為是自由懸掛3、單重擺動投點單重擺動投點就是觀測垂球線的擺動，找出其靜止位置并固定起來，然后進 行連接。目前我國常采用標(biāo)尺法和定中盤法。 其所需設(shè)備和安裝方法基本上和前 述穩(wěn)定投點一樣，只不過在定向水平增設(shè)一對觀測垂球線擺動的標(biāo)尺和具有標(biāo)尺 的定點盤而已。標(biāo)尺法所用的標(biāo)尺與帶毫米刻劃的普通標(biāo)尺一樣。當(dāng)鋼絲下放到定向水平后，將定點盤固定在專門的工作臺上，然后掛上定向 垂球，使鋼絲大致位于空底圓盤中央，在牢固地固定工作臺，并將空底圓盤最后 固定在平臺上。觀測垂球線的擺動，是借助于定點盤上兩個互相正交的小標(biāo)尺和 經(jīng)緯儀來進行的，如圖1-3所示。視線的交角允

14、許變動于45 135。之間， 最理想的為90。人為地使垂球線在某一角度自由擺動，用兩臺經(jīng)緯儀、T2分別按標(biāo)尺M N觀測鋼絲擺動的左右最大位置的讀數(shù)， 連續(xù)讀取13個以上的奇 數(shù)讀數(shù)，取其左右讀數(shù)的平均值，作為鋼絲鉛直狀態(tài)的位置讀數(shù)。同法進行兩次 觀測，當(dāng)較差不大于1mm寸，取其平均值為最終值。然后根據(jù)最終結(jié)果按標(biāo)尺 M N用經(jīng)緯儀、T2來固定鋼絲位置。當(dāng)用定點盤時，可將切口薄片放入空底圓盤 上,將鋼絲卡放在切口薄片上的對點塊內(nèi)，利用螺桿移動對點塊，把鋼絲對準(zhǔn)在 兩架儀器的視線上并固緊之。用同法觀測另一個垂球線的擺動，并將其固定。（二）連接連接三角形法的示意圖如圖1-4所示。由于不能在垂球線 A

15、 B點安設(shè)儀器, 因此選定井上下的連接點C與U,從而在井上下形成了以AB為公共邊的三角形ABC和ABC, 一般把這樣的三角形稱為連接三角形。從井上下連接三角形的平面 投影圖1-4 (b)可看出，當(dāng)已知D點坐標(biāo)及DE邊的方位角和地面三角形各內(nèi)角 及邊長時，便可按導(dǎo)線測量計算法，算出A、B在地面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)及其連接的方位角。同樣，已知 A、B的坐標(biāo)及連線的方位角和地下三角形各要素時，再 測定角就能計算出井下導(dǎo)線起始邊 D E，的方位角及D/點的坐標(biāo)。圖1-4連接三角形示意圖在選擇井上下連接點C和U時，應(yīng)滿足下列要求：(1) 、點C與D及點C與D，應(yīng)彼此通視，且CD和 Cz D/y度應(yīng)盡量大于 2

16、0m當(dāng)CD邊長小于20m時，在C點進行水平角觀測，其儀器必須對中三次，每 次對中應(yīng)將照準(zhǔn)部(或基座)位置變換 120;(2) 、點C與C應(yīng)盡可能在AB的延長線上，是三角形的銳角丫應(yīng)小于1 , 這樣便構(gòu)成最有利的延伸三角形；(3) 、點C與U應(yīng)適當(dāng)?shù)目拷罱拇骨蚓€(圖1-4(b)中，地面為B,地下 為A),使a/c及bz /c的值應(yīng)盡量小一些。1、外業(yè)(1)在連接點C上用測回法測量角度丫和。當(dāng)CD邊小于20m時，在C點的 水平角觀測，儀器應(yīng)對中三次，每次對中應(yīng)將照準(zhǔn)部(或基座)位置變換120。 具體的施測方法和限差見表1-11。表1-1施測方法及限差儀器級別水平角觀測方法測回數(shù)測角中誤差限差半

17、測回歸零差各測回互差重新對中測回間互差DJ2全圓方向觀測法36121260DJ6全圓方向觀測法66303072(2)丈量連接三角形的三個邊長 a (a，)、b (bz)及c (cz)量邊應(yīng)用檢驗 過的鋼尺并施加比長時的拉力，記錄測量時的溫度。在垂線穩(wěn)定情況下，應(yīng)用鋼 尺的不同起點丈量6次。讀數(shù)估讀到0.5mm同一邊長各次觀測值的互差不得大 于2mm取平均值作為丈量的結(jié)果 。在垂球線擺動情況下，應(yīng)將鋼尺沿所量三角形的各邊方向固定，然后用擺動觀測的方法(至少連續(xù)讀取 6個讀數(shù))，確定鋼絲在鋼尺上的穩(wěn)定位置，以求得邊長。每次均需用上述方法丈量兩次，互差不得大于3mm取其平均值作為丈量結(jié)果10井上、下

18、量得兩垂球線間距離互差，一般應(yīng)不超過 2mrW如果連接點不是事先埋好而是臨時選定的，那么還應(yīng)該在點角度S和S / ,并且丈量CD與 U D/o關(guān)于測角量邊的方法及要求，地面與由近 井點到連接點的導(dǎo)線測量相同，井下則按井下基本控制導(dǎo)線測量要求進行 。2、內(nèi)業(yè)在進行內(nèi)業(yè)計算前，應(yīng)對全部記錄進行檢查。內(nèi)業(yè)計算分為兩部分：解算連 接三角形各未知要素及其檢核；按一般導(dǎo)線方法計算各邊的方位角與各點坐標(biāo)。(1)、三角形的解算對于延伸三角形，垂球出的角度a、B按正弦公式計算：sin -：s=旦 si nbsin(1-6)當(dāng)V2及一： 178時，可用下列簡化公式計算:.二 a ()/cc(1-7),180 -(

19、 ：)在計算井下連接三角形時，應(yīng)用井下定向水平丈量和計算的兩垂球線間距離 平差值進行計算。(2)、測量和計算正確性的檢核連接三角形三內(nèi)角和爲(wèi)川廿#應(yīng)等于180。一般均能閉合，若尚有微小的殘差時，則可將其平均分配于:及中。兩垂球線間距離檢查。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:式中c計可按余弦公式計算:(1-9)c計2 =a2 b2 -2abcos當(dāng)井上連接三角形中d2mm井下連接三角形中d （測定陀螺方位角的具體方法將在下 面敘述），可按下式求出儀器常數(shù)：(1-17)二 A - t所以，測定儀器常數(shù)實際上是測定已知邊的陀螺方位角。 在下井定向前，在 已知邊上測定儀器常數(shù)應(yīng)進行

20、 23次，各次之間的互差對于GAK-1 JT15等型號 的儀器應(yīng)小于40。每次測量后，要停止陀螺運轉(zhuǎn)1015min,經(jīng)緯儀度盤應(yīng)變換 180 /( 23)。圖1-6陀螺儀定向示意圖2、在井下定向邊上測定陀螺方位角井下定向邊的長度應(yīng)大于50m在圖1-6 (b)中，儀器安置在C/點上，可測出C D，邊的陀螺方位角:t。則定向邊的地理方位角 A為：(1-18)測定定向邊陀螺方位角應(yīng)獨立進行兩次，其互差對GAK-1、JT15型儀器應(yīng)小于40。3、儀器上井后重新測定儀器常數(shù)儀器上井后，應(yīng)在已知邊上重新測定儀器常數(shù) 23次。前后兩次測定的儀器 常數(shù)，其中任意兩個儀器常數(shù)的互差對GAK-1 JT15型儀器應(yīng)

21、小于40。然后求出儀器常數(shù)的最或然值，并按白塞爾公式z來評定一次測定中誤差 式中n為測定儀器常數(shù)的次數(shù)4、求算子午線收斂角一般地面精密導(dǎo)線邊或三角網(wǎng)邊已知的是坐標(biāo)方位角 ：-0，需要求算的井下 定向邊，也是要求出其坐標(biāo)方位角，而不是地理方位角A。因此還需要求算子 午線收斂角。(1-19)如圖1-6 (a)所示，地理方位角和坐標(biāo)方位角的關(guān)系為:A0 八 00子午線收斂角0的符號可由安置儀器點的位置來確定，即在中央子午線以東為正，以西為負；其值可根據(jù)安置儀器點的高斯平面坐標(biāo)求得。5、求算井下定向邊的坐標(biāo)方位角由圖1-6及式（1-17）、（ 1-19）可得：.:二 A0 - - T 7 0 0 -T

22、（ 1-20）井下定向邊的坐標(biāo)方位角則為：二A_：平_（1-21）式中厶平儀器常數(shù)的平均值。若將式（1-20）的儀器常數(shù)厶值代入上式，可寫出：?-0 -（一：斤 一T）亠（ 1-22）其中，= 0 -表示地面和井下安置陀螺儀地點的子午線收斂角的差數(shù)，可按下式求得：-（y-y）（ 1-23）式中 ：的單位為s；- 32.23tan （當(dāng)?shù)孛婧偷叵露ㄏ螯c的距離不超過 510km 緯度小于60時采用）；為當(dāng)?shù)氐木暥龋粂。和y為地面和地下定向點的橫坐標(biāo)（km）。（二）陀螺儀懸掛零位觀測懸掛零位是指陀螺馬達不轉(zhuǎn)時，陀螺靈敏部受懸掛帶和導(dǎo)流絲扭力作用而引 起扭擺的平衡位置，就是扭力矩為零的位置。這個位置應(yīng)

23、在目鏡分劃板的零刻劃 線上。在陀螺儀觀測工作開始之前和結(jié)束后，要作懸?guī)Я阄挥^測，相應(yīng)稱為測前零位和測后零位觀測。測定懸?guī)Я阄粫r，先將經(jīng)緯儀整平并固定照準(zhǔn)部，下放陀螺靈敏部從讀數(shù)目 鏡中觀測靈敏部的擺動，在分劃板上連續(xù)讀三個逆轉(zhuǎn)點讀數(shù)，估讀到0.1格（當(dāng)陀螺儀較長時間未運轉(zhuǎn)時，測定零位之前，應(yīng)將馬達開動幾分鐘，然后切斷電源， 帶馬達停止轉(zhuǎn)動后在下放靈敏部）。觀測過程如圖1-7所示1。按下式計算零位：L = -（a1a2）（ 1-24）2 2式中的a1、a?、a3為逆轉(zhuǎn)點讀數(shù)，以格計1同時還需用秒表測定周期，即光標(biāo)像穿過分劃板零刻劃線的瞬間啟動秒表，待光標(biāo)像擺動一周又穿過零刻劃線的瞬間制動秒表，其

24、讀數(shù)稱為自由擺動周期T3。零位觀測完畢，鎖緊靈敏部。如測前與測后懸掛零位變化在土0.5格以內(nèi)，且自擺周期不變，則不必進行零位校正和加入改正 。如零位變化超過土 0.5格就要進行校正。因為這時用“零”線來跟蹤靈敏部 時懸掛帶上的扭矩不完全等于零， 會使靈敏部的擺動中心發(fā)生偏移。如陀螺定向 時地面、地下所測得的零位變化超過0.5格時，應(yīng)加入改正數(shù)。零位改正值的計 算公式為：丄- :-（ 1-25）式中 :零位變動，mh，其中m為目鏡分劃板分劃值，h為零位格數(shù)；零位改正系數(shù),周期1 o其中T、T分別為跟蹤和不跟蹤擺動（三）粗略定向在測定已知邊和定向邊的陀螺方位角之前，必須把經(jīng)緯儀望遠鏡視準(zhǔn)軸置于 近

25、似北方，也就是所謂粗略定向。配有粗定向羅盤的陀螺儀，可用羅盤來達到粗 定向的目的。如在已知邊上測定儀器常數(shù)時，可利用已知邊的坐標(biāo)方位角及儀器 站的子午線收斂角來直接尋找近似北方。 當(dāng)在未知邊上定向，且儀器本身又無粗 定向羅盤附件時，則可利用儀器本身來尋找北方 o粗略定向最常用的方法為兩個逆轉(zhuǎn)點法。 儀器在測站安置好后，將經(jīng)緯儀視 準(zhǔn)軸大致擺在北方向后，起動陀螺馬達，達到額定轉(zhuǎn)速后，下放陀螺靈敏部，松(1-26)開經(jīng)緯儀水平制動螺旋，用手轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部跟蹤靈敏部的擺動， 使陀螺儀目鏡視場 中移動著的光標(biāo)像與分劃板零刻劃線隨時重合。當(dāng)接近擺動逆轉(zhuǎn)點時，光標(biāo)像移 動慢下來，此時制動照準(zhǔn)部，改用水平微動螺

26、旋繼續(xù)跟蹤，達到逆轉(zhuǎn)點時，讀取 水平度盤讀數(shù)U1 ；松開制動螺旋，按上述方法繼續(xù)向相反方向跟蹤， 到達另一逆 轉(zhuǎn)點時，在讀取水平度盤讀數(shù)U2。鎖緊靈敏部，制動陀螺馬達，按下式計算近似 北方在水平度盤上的讀數(shù)：N2(i)轉(zhuǎn)動照準(zhǔn)部，把望遠鏡擺在NT讀數(shù)位置，再加上儀器常數(shù)和子午線收斂角， 這時視準(zhǔn)軸就指向近似北方。此法大約在10min內(nèi)完成,指北精度可達到土 3,。(四) 精密定向精密定向就是精確測定已知邊和定向邊的陀螺方位角。 精密定向方法可分為 兩大類：一類是儀器照準(zhǔn)部處于跟蹤狀態(tài)，即多年來國內(nèi)外都采用的逆轉(zhuǎn)點法； 另一類是儀器照準(zhǔn)部固定不動，國內(nèi)外研究和提出的方法很多，如中天法、時差 法、

27、擺幅法等。目前普遍使用的是中天法 。1、逆轉(zhuǎn)點法采用逆轉(zhuǎn)點法觀測時，陀螺經(jīng)緯儀在一個測站的的操作程序如下：、嚴格整置經(jīng)緯儀，架上陀螺儀，以一個測回測定待定或已知測線的方 向值，然后將儀器大致對北方。(2) 、鎖緊擺動系統(tǒng)，啟動陀螺馬達，待達到額定轉(zhuǎn)速后，下放陀螺靈敏部，進行粗略定向。制動陀螺并托起鎖緊，將望遠鏡視準(zhǔn)軸轉(zhuǎn)到近似北方位置， 固定 照準(zhǔn)部。把水平微動螺旋調(diào)整到行程范圍的中間位置。(3) 、打開陀螺照明，下放陀螺靈敏部，進行測前懸?guī)Я阄挥^測，同時用秒 表記錄自擺周期T3。零位觀測完畢，托起并鎖緊靈敏部。(4) 、啟動陀螺馬達，達到額定轉(zhuǎn)速后，緩慢下放靈敏部到半脫離位置，稍 停數(shù)秒鐘，在

28、全部下放。如果光標(biāo)像移動過快，再使用半脫離阻尼限幅，使擺幅 大約在1 3。范圍為宜。用水平微動螺旋微動照準(zhǔn)部，讓光標(biāo)像與分劃板零刻 劃線隨時重合，即跟蹤。跟蹤要做到平穩(wěn)和連續(xù)，切忌跟蹤不及時，例如時而落 后于靈敏部的擺動，時而又很快趕上或超前很多，這些情況都會影響結(jié)果的精度。 在擺動到達逆轉(zhuǎn)點時，連續(xù)讀取 5個逆轉(zhuǎn)點讀數(shù)ui、匕u5 (見圖1-8 )。然后鎖 緊靈敏部，制動陀螺馬達。跟蹤時，還需用秒表測定連續(xù)兩次同一方向經(jīng)過逆轉(zhuǎn)點的時間，稱為跟蹤擺動周期T1。擺動平衡位置在水平度盤上的平均讀數(shù) NT，稱為陀螺北方向值，用下式計算：2 22(1-27)Nt (N1 N2 N3)(1-28)陀螺儀

29、相鄰擺動中值及間隔擺動中值的互差，對15級儀器應(yīng)分別不超過20和 30。(5) 、測后零位觀測，方法同測前零位觀測。、以一測回測定待定或已知測線的方向值，測前測后兩次觀測結(jié)果的互差對于J2、J6級經(jīng)緯儀分別不得超過 為測線方向值。10和25。取測前測后兩測回的平均值作2、中天法此法要求起始近似定向達到土 18以內(nèi)。在整個觀測過程中，經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部 都固定在這個近似北方向上。中天法陀螺儀定向時一個測站的操作程序如下：(1) 、嚴格整置經(jīng)緯儀，架上陀螺儀，以一個測回測定待定或已知測線的方 向值，然后將儀器大致對北方。(2) 、進行粗略定向。將經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部固定在近似北方N，上，并記錄下 N值。在整個定

30、向過程中，照準(zhǔn)部始終固定在這個方向上。(3) 、測前零位觀測。方法同逆轉(zhuǎn)點法所述。(4) 、啟動陀螺馬達，待達到額定轉(zhuǎn)速后下放靈敏部，經(jīng)限幅，是光標(biāo)像擺 幅不超過目鏡視場(擺幅在+8格和-8格左右較好)。然后按下列順序進行觀測(見 圖 1-9):靈敏部指標(biāo)線經(jīng)過分劃板零刻劃線時啟動專用秒表，讀取中天時間t1；靈敏部指標(biāo)線到達逆轉(zhuǎn)點時，在分劃板上讀取擺幅讀數(shù)aE ；靈敏部指標(biāo)線返回零刻劃線時讀秒表上中天時間t2 ；靈敏部指標(biāo)線到達另一逆轉(zhuǎn)點時讀擺幅讀數(shù) aw；靈敏部指標(biāo)線返回零刻劃線時再讀秒表上中天時間t3；重復(fù)進行上述操作，一次定向需連續(xù)測定5次中天時間。記錄不跟蹤擺動周 期T2。觀測完畢，托

31、起并鎖緊靈敏部，制動陀螺馬達。(5) 、測后零位觀測方法同前。、以一個測回測定待定或已知測線方向值。前、后兩測回的限差要求同 逆轉(zhuǎn)點法定向。取前、后兩次的平均值作為測線方向值 ?；居嬎闳缦拢簳r間差：t =Te Tw擺幅值:a aE * aw a 2擺動半周期：Te二t2 -切Tw 3 -t2近似北方偏離平衡位置的改正數(shù)為：-N = ca t擺動平衡位置在水平度盤上的讀數(shù)（陀螺北方向值）應(yīng)為:(1-29)NT 二 Nx ： N 二 N ca ：t（ 1-30）式中c比例系數(shù)。c值的測定和計算方法如下：利用實際觀測數(shù)據(jù)求才c值把經(jīng)緯儀照準(zhǔn)部擺在偏東10/和偏西10/左右，分別用中天法觀測，求出時

32、間差 曲和氏2，以及擺幅值a1和a2,可列出如下方程式，以求解 c值Nt = NJ car t1NT = N2+ca2 也 t2 /解之得:N2Nc =玄丄: 11 a 2 2(1-31 )c值與地理緯度有關(guān)，在同一地區(qū)南北不超過500km范圍以內(nèi)可使用同一 c值，超過這個范圍須重新測定。隔一定時間后應(yīng)抽測檢查。利用擺動周期計算比例系數(shù)c兀T12c = m 32 T23(1-32)式中mTt分劃板分劃值； -跟蹤擺動周期； -不跟蹤擺動周期1。第五節(jié)導(dǎo)入高程一、導(dǎo)入高程的實質(zhì)高程聯(lián)系測量的任務(wù)，就在于把地面的高程系統(tǒng)，經(jīng)過平硐、斜井或立井傳遞到地下高程測量的起始點上。所以我們就稱之為導(dǎo)入高程導(dǎo)

33、入高程的方法隨開拓的方法不同而分為：1、通過平硐導(dǎo)入高程；2、通過斜井導(dǎo)入高程；3、通過立井導(dǎo)入高程。通過平硐導(dǎo)入高程，可以用一般井下幾何水準(zhǔn)測量來完成。 其測量方法和精 度與井下水準(zhǔn)相同。通過斜井導(dǎo)入高程，可以用一般三角高程測量來完成。其測量方法和精度 與井下基本控制三角高程測量相同 。通過立井導(dǎo)入高程，是采用一些專門的方法來完成的。在討論這些方法之 前,先來看這些方法的共同基礎(chǔ)。設(shè)在地面井口附近一點A,其高程Hx為已知，一般稱A點為近井水準(zhǔn)基點(見圖1-10 )。在井底車廠中設(shè)一點B,其高程待求。 在地面與井下安置水準(zhǔn)儀，并在 A、B兩點所設(shè)立的水準(zhǔn)尺上讀取讀數(shù) a及bo 如果我們知道了地

34、面和井下兩水準(zhǔn)儀視線之間的距離I，則A、B兩點的高差h可按下式求出：h =|a + b = l +(ba)(1-33)有了 h，當(dāng)然就能算出B點在統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)中的高程為：Hb = H a -h(1-34)因此，通過立井導(dǎo)入高程的實質(zhì)，就是如何來求得I的長度。所以有人把叫 做井深測量，就是這個緣故o、長鋼尺導(dǎo)入高程目前在國內(nèi)外使用的長鋼尺有 500m 800m 1000等幾種。用長鋼尺導(dǎo)入高程的設(shè)備及安裝如圖1-11所示。鋼尺通過井蓋放入井下,IK Vi圖1-11用長鋼尺導(dǎo)入高程到達井底后，掛上一個垂球，以拉直鋼尺，使之居于自由懸掛位置。垂球不宜太 重，一般以10kg為宜。下放鋼尺的同時，在地面

35、及井下安平水準(zhǔn)儀，分別在A、B兩點所立水準(zhǔn)尺上讀取讀數(shù) a和b,然后將水準(zhǔn)儀照準(zhǔn)鋼尺。當(dāng)鋼尺掛好后， 井上、下同時讀取m和n。同時讀數(shù)可避免鋼尺移動所產(chǎn)生的誤差。最后再在A、B水準(zhǔn)尺上讀數(shù)，以檢查儀器高度是否發(fā)生變動。還應(yīng)用點溫計測定井上、下的 溫度t1、t2。根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)，就能求得 A、B兩點之高差為：h（m - n）（b-a） 一 二 L（ 1-35）式中 v丄為鋼尺的總改正數(shù)，它包括尺長、溫度、拉力和鋼尺自重等四項改 正數(shù)。即a 丄Lk L Lp Lc（ 1-36）如無長鋼尺時，也可將幾根50m的短鋼尺牢固地連接起來，然后進行比長， 當(dāng)作長鋼尺使用，同樣可取得很好的效果。導(dǎo)入高程均需

36、獨立進行兩次，也就是說在第一次進行完畢后，改變其井上下 水準(zhǔn)儀的高度并移動鋼尺，用同樣的方法再作一次。兩次的差值應(yīng)符合相關(guān)的測 量規(guī)范。三、長鋼絲導(dǎo)入高程目前我國長鋼絲甚少，當(dāng)井筒較深時，采用短鋼尺相接的辦法也不方便。 因 此，常采用鋼絲法導(dǎo)入高程。用鋼絲導(dǎo)入高程時，因為鋼絲本身不像鋼尺一樣有刻度，所以不能直接量出長度I，須在鋼絲上用特制的標(biāo)線夾，在井上、下水準(zhǔn) 儀視線水平做出標(biāo)記m和n,然后將鋼絲提升到地面，用光電測距儀、鋼尺或井 口附近設(shè)置專門的量長臺來丈量兩標(biāo)記之間的距離 。采用光電測距儀或鋼尺在地面測量時， 可在平坦地面上將鋼絲拉直，并施加 與導(dǎo)入高程時給鋼絲所加的相同的拉力，依據(jù)鋼絲

37、上的標(biāo)記m n，在實地上打木樁用小釘做出標(biāo)志，然后用光電測距儀或鋼尺丈量兩標(biāo)志m n之間的距離。當(dāng)在井口附近設(shè)置量長臺時，在量長臺上設(shè)置一根比長過的鋼尺， 隨著鋼絲的提 升，分段丈量兩標(biāo)志 m n之間的距離。長鋼絲導(dǎo)入高程同樣應(yīng)獨立進行兩次，兩次測量差值的容許值和鋼尺導(dǎo)入高 程相同。四、光電測距儀導(dǎo)入高程用光電測距儀導(dǎo)入高程的原理如圖1-12所示。測距儀G安置在井口附近處,圖1-12光電測距儀導(dǎo)入高程0在井架上安置反射鏡E （與水平面成45角），反射鏡F水平置于井底。用儀器 測得光程長S（ S =GE EF）,儀器G至反射鏡E的距離為I （I =GE），由此 得井深H為：H =S I +AL（

38、 1-37）式中丄一一光電測距儀的氣象、儀器常數(shù)等總改正數(shù) 。在井上、下分別安置水準(zhǔn)儀，讀取立于 E、A及F、B處水準(zhǔn)尺的讀數(shù)e、a 和f、b。則水準(zhǔn)基點A B之間的高差為：h =H -（a_e） + b_f（ 1-38）(1-39)則B點的高程為：Hb =Ha -h上述測量應(yīng)重復(fù)進行兩次，其差值應(yīng)符合相關(guān)要求1第六節(jié) 聯(lián)系測量精度要求一、地鐵交通工程聯(lián)系測量精度和技術(shù)要求（一）一般規(guī)定 聯(lián)系測量工作應(yīng)包括地面趨近導(dǎo)線測量、趨近水準(zhǔn)測量、通過豎井、斜井、 通道的定向測量和傳遞高程測量以及地下趨近導(dǎo)線測量、地下趨近水準(zhǔn)測量。定向測量宜采用下列方法：1、鉛垂儀陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向；2、聯(lián)系三角形定向

39、；3、導(dǎo)線定向測量；4、鉆孔投點定向 2 。傳遞高程測量宜采用下列方法： 1、鋼尺鋼絲法； 2、水準(zhǔn)測量；3、光電測距三角高程測量 2 。定向和導(dǎo)入高程測量應(yīng)在隧道掘進 50m 100150幣寸和距貫通面150m200m 時分別進行一次，取三次測量成果的加權(quán)平均值，指導(dǎo)隧道貫通 2 。貫通面一側(cè)的隧道長度大于iooom寸應(yīng)提高定向測量精度提高定向測量精 度，一般可采取在貫通距離約 1/2 處通過鉆孔投測坐標(biāo)點或加測陀螺方位角等方 法2。定向測量的地下定向邊不應(yīng)少于 2條，傳遞高程的地下近井高程點不應(yīng)少于 2 個，并應(yīng)對地下定向邊間和高程點間的幾何關(guān)系進行檢核 2。（二）地面趨近導(dǎo)線測量地面趨近導(dǎo)線應(yīng)附合在精密導(dǎo)線點上。近井點應(yīng)與GP點或精密導(dǎo)線點通視， 并應(yīng)使定向具有最有利的圖形 2。除近井點設(shè)置固定標(biāo)志外，其它地面趨近導(dǎo)線點均可設(shè)置臨時標(biāo)志 2 。地面趨近導(dǎo)線全長不宜超過350m平均邊長60m最短邊長應(yīng)大于30m趨近 導(dǎo)線測量應(yīng)執(zhí)行精密導(dǎo)線測量的有關(guān)技術(shù)要求 2。趨近導(dǎo)線應(yīng)采用嚴密平差，其近井點的點位中誤差應(yīng)在土10m之內(nèi)2。（三）鉛垂儀、陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向鉛垂儀陀螺經(jīng)緯儀聯(lián)合定向應(yīng)按圖 1-13進行2。定向應(yīng)滿足下列要求：全站儀標(biāo)稱精度不應(yīng)低于 2 , 3mm+Z 10-6 D;陀螺 經(jīng)緯儀一次定向精度應(yīng)小于20;鉛垂儀投點中誤差應(yīng)在土 3mr之內(nèi)；全站儀測定 鉛垂儀