Тема 7. Нивелирование. Нивелир и его устройство. Сущность и методы геометрического нивелирования – 1 час
План лекции
1.Сущность и способы геометрического нивелирования
2. Последовательное нивелирование
3. Типы нивелиров и их поверки
Сущность и способы геометрического нивелирования
Геометрическое нивелирование производится для определения превышений одной точки над другой, близкой к ней, при помощи горизонтального луча нивелира и отвесно установленных в этих точках реек. По полученным превышениям и по данной отметке начальной точки вычисляют отметки всех остальных точек местности. Существуют два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед (рисунок 22).
Нивелирование из середины. Для определения превышения h точки В над точкой А нивелированием из середины устанавливают нивелир между этими точками на одинаковых расстояниях и приводят визирную ось прибора в горизонтальное положение. В точках А и В устанавливают отвесно рейки с сантиметровыми делениями, оцифрованными снизу вверх. Зрительную трубу нивелира наводят последовательно на рейки и делают по ним отсчеты а и b. а следует, что
h = а — b.
Если нивелирование производится в направлении от точки А к точке В, то превышение равно разности отсчетов по задней и передней рейкам.
Нивелирование вперед. Для определения превышения h нивелированием вперед нивелир устанавливают в точке А так, чтобы окуляр зрительной трубы находился на одной отвесной линии с этой точкой. Над точкой В устанавливают рейку.
Приводят визирную ось зрительной трубы в горизонтальное положение, измеряют высоту i нивелира от центра окуляра до точки А и делают отсчет b - по передней рейке.
Превышение получают по формуле h = i—b.
Высоту прибора измеряют стальной рулеткой или отсчитывают по рейке.
Рисунок 22 -Способы геометрического нивелирования
Последовательное нивелирование
При нивелировании крутых скатов определить превышение между двумя точками с одной станции нельзя, так как визирный луч зрительной трубы будет проходить выше рейки или бить в землю. В этом случае намечаются дополнительно одна или несколько связующих точек, в зависимости от крутизны ската, которые называются иксовыми точками, они служат для передачи отметки с задней точки на переднюю.
Точки 1, 2, 3, ... называются связующими точками. Точки постановки нивелира называются станциями (рисунок 23).
Связующие точки на местности намечаются через равные интервалы, обычно через 100 м, и они часто не совпадают с перегибами рельефа, а для составления профиля надо знать отметки этих точек, которые называются промежуточными .или плюсовыми. Обозначаются промежуточные точки числом метров, соответствующим расстоянию от задней точки.
Рисунок 23 -Схемы последовательного нивелирования
Нивелиры и рейки, их устройство и поверки
Нивелиры по точности делятся на три типа: высокоточные для нивелирования I и II классов, точные для нивелирования III и IV классов и технические, предназначенные для инженерно-технических работ.
По конструкции различают нивелиры, визирная ось которых устанавливается в горизонтальное положение при помощи цилиндрического уровня, и нивелиры с самоустанавливающейся горизонтальной линией визирования.
Нивелир Н-3 имеет следующие части: окуляр, зрительная труба, цилиндрический уровень, мушка для приближенного наведения на рейку, объектив, кремальера для фокусирования трубы, закрепительный винт трубы, наводящий винт трубы, круглый уровень, исправительные винты круглого уровня (их три), элевационный винт , подставка (трегер), подъемный винт , пружинистая пластинка со втулкой.
Круглый уровень служит для приближенной установки оси нивелира в отвесное положение. Элевационный винт служит для точной установки визирной оси нивелира в горизонтальное положение. В коробке цилиндрического уровня, сверху над уровнем, расположена система оптических призм, с помощью которых изображение концов пузырька уровня передается в поле зрения трубы. Установка пузырька уровня на нуль-пункт достигается путем совмещения (контакта) изображений концов его половинок вращением элевационного винта. Такой уровень называется контактным.
Зрительная труба нивелира имеет внутреннюю фокусировку, увеличение трубы 30х, поле зрения 1˚20'. Цена деления круглого уровня 5', цена деления цилиндрического уровня на 2 мм— 15". Коэффициент дальномера— 100.
Поверки и юстировка нивелира Н-3
1. Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира. Подъемными винтами приводят пузырек круглого уровня в центр кружка на коробке уровня и поворачивают верхнюю часть нивелира вокруг его оси на 180°. Если пузырек останется в центре, то условие выполнено.
В противном случае исправительными винтами уровня перемещают пузырек к центру на половину его отклонения, а подъемными винтами приводят его в нуль-пункт.
2. Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира. Среднюю нить сетки наводят на ясно видимую точку, расположенную в 25—30 м от нивелира, и наводящим винтом плавно вращают трубу. Нить сетки не должна сходить с выбранной точки. При несоблюдении условия необходимо ослабить винты, скрепляющие сетку с корпусом трубы, и повернуть сетку в нужную сторону.
3. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси трубы. Поверка этого главного геометрического условия производится двойным нивелированием одной и той же линии с разных ее концов.
Ошибка за непараллельность оси цилиндрического уровня и визирной оси зрительной трубы вычисляется по формуле
Если величина х не превышает 4 мм, то исправление не проводится. В противном случае при помощи элевационного винта наводят среднюю нить сетки на исправленный отсчет b = b2 — х и вертикальными исправительными винтами цилиндрического уровня совмещают изображение концов пузырька уровня (рисунок 24).
Рисунок 24 -Схемы поверки оси цилиндрического уровня
Рисунок 25 - Нивелирная рейка и рейка в поле зрения трубы
На черной стороне рейки нулевой отсчет совпадает с пяткой, на красной стороне с пятками рейки совпадают отсчеты 4687 мм щи 4787 мм. Разность отсчетов по разным сторонам рейки должна быть постоянной, что служит контролем нивелирования на станции.
Во время нивелирования рейки устанавливают на деревянные колья, металлические костыли или башмаки.
Рекомендуемая литература:
1. [1] стр. 60 - 74
2. [2] стр. 231 - 244
3. [5] стр. 113 - 128
Раздаточный материал: [11, 12]
Контрольные задания для СРС (темы 7) [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10]
1. Способы геометрического нивелирования.
2. Устройство нивелиров и их поверки.
3. Лазерные приборы для геометрического нивелирования.