1
XXV. MIERNICTWO GÓRNICZE
PODSTAWOWE WIADOMOSCI O MIERNICTWIE.
WYMAGANIA PODSTAWOWE
Wiadomo
ś
ci ogólne.
I/ Geodezja
–
nauka zajmuj
ą
ca si
ę
wykonywanie pomiarów okre
ś
laj
ą
cych:
a/ kształt i rozmiary Ziemi,
b/ wyznaczeniem wzajemnego poło
ż
enia punktów na jej
powierzchni.
Geodezj
ę
dzielimy na:
a/ geodezj
ę
wy
ż
sz
ą
,
– zajmuj
ą
c
ą
si
ę
pomiarami kształtów i rozmiarów Ziemi,
z uwzgl
ę
dnieniem jej wypukło
ś
ci. Do jej zada
ń
nale
ż
y
okre
ś
lenie poło
ż
enia punktów, stanowi
ą
cych podstaw
ę
dla szczegółowych pomiarów geodezji ni
ż
szej.
b/ geodezj
ę
ni
ż
sz
ą
- przyjmuj
ą
c
ą
zało
ż
enie,
ż
e powierzchnia Ziemi jest
płaszczyzn
ą
.
Korzystaj
ą
c z wyznaczonych przez geodezj
ę
wy
ż
sz
ą
punktów odniesienia,
geodezja ni
ż
sza dokonuje pomiarów wzajemnego poło
ż
enia punktów
zmierzaj
ą
cych do uzyskania szczegółowych planów i map
.
II/ Prawa dotycz
ą
ce miernictwa górniczego.
1/ USTAWA z dnia 4 lutego 1994 roku:
„Prawo Geologiczno – Górnicze”.
2/ Rozporz
ą
dzenie Ministra Gospodarki z 19 marca 2002 roku:
„W sprawie dokumentacji mierniczo – geologicznej”.
3/ „Prawo geodezyjne i kartograficzne” z 1989 roku, które okre
ś
la:
-ogólne zasady wykonywania prac geodezyjnych (obowi
ą
zuje wszystkich),
tzn. 1/ jednolity system miar,
2/ jednolity system odniesienia wyników pomiarów:
Tj. a/ poziomy układ odniesienia – układ współrz
ę
dnych płaskich,
(tzw. „system 2000”) – przyporz
ą
dkowanie punktom powierzchni
Ziemi odpowiednim punktom na płaszczy
ź
nie wg teorii
odwzorowania kartograficznego Gaussa Krugera,
b/ pionowy układ odniesienia – układ wysoko
ś
ci, który odnosi si
ę
do
ś
redniego poziomu Morza Bałtyckiego w Zatoce Fi
ń
skiej
wyznaczonego przez mareograf w Kronsztadzie
(koło Sanki Petersburga).
3/ okre
ś
lona przepisami tre
ść
, dokładno
ść
i forma opracowa
ń
.
2
Przepisy techniczne – obowi
ą
zuj
ą
ce wszystkich.
Instrukcje techniczne:
Grupa „0” – ogólne zasady wykonywania prac;
Grupa „G” – szczegółowe zasady wykonywania prac;
Grupa „K” - opracowania map;
ZAGADNIENIA
1/ Omówi
ć
cele i zadania miernictwa.
Miernictwo – dział geodezji obejmuj
ą
cy metody wykonywania terenowych
pomiarów powierzchni Ziemi i sporz
ą
dzania map.
Cele miernictwa górniczego:
a/ sporz
ą
dzanie map wyrobisk ZG,
b/ aktualizacj
ę
tych map,
c/ wyznaczanie projektowanych wyrobisk w kopalni.
Zadania miernictwa:
a/ pomiary wysoko
ś
ciowo sytuacyjno – wysoko
ś
ciowe na powierzchni
i w kopalni ,
b/ wyznaczanie filarów ochronnych, oporowych, bezpiecze
ń
stwa,
granicznych,
c/ pomiary ruchów powierzchni,
d/ obliczanie zasobów kopaliny,
e/ współpraca przy projektowaniu udost
ę
pnienia zło
ż
a,
f/ szkody górnicze, regulacja granic, wymiana gruntów.
2/ Umie
ć
zdefiniowa
ć
podstawowe jednostki miar u
ż
ywane w geodezji.
A/ Długo
ść
– podstawowa jednostka to 1m = około 1/10 000 000
cz
ęś
ci
ć
wiartki południka ziemskiego.
Miernictwo u
ż
ywa cz
ęś
ci lub wielokrotno
ś
ci 1m:
1km = 1000m;
1m = 10dm = 100cm = 1000mm;
1dm = 0,1m = 10cm = 100mm;
1cm = 0,01m = 0,1dm = 10mm;
1mm = 0,001m = 0,01dm = 0,1cm;
1 mikron = 1
µ
= 0,001mm;
Inne miary:
1 mila morska = 1,85 km;
1 mila geograficzna = 7,42 km;
B/ Miary powierzchni – podstawowa jednostka to 1m
2
; Inne miary:
1 ar to 1 a = 100m
2
;
1 hektar to 1 ha = 100 a = 10000m
2
;
1 km
2
= 1000000 m
2
;
3
C/ Miary k
ą
towe – w miernictwie dzieli si
ę
obwód koła na stopnie.
S
ą
dwa rodzaje:
a/ SZE
ŚĆ
DZIESI
Ą
TKOWY – Stary podział.
Obwód koła dzieli si
ę
na 360°.
1° dzieli si
ę
na 60' (minut).
1' dzieli si
ę
na 60" (sekund).
- czyli 1° = 60' = 3600".
b/ SETKOWY (gradowy) – Nowy podział.
Obwód koła podzielono na 400
g
(stopni gradowych).
1
g
( 1 stopie
ń
gradowy) dzieli si
ę
na 100
c
(minut gradowych).
1
c
(minut
ę
gradow
ą
) podzielono na 100
cc
(sekund gradowych).
- czyli 1
g
= 100
c
= 10 000
cc
.
Przechodzenie ze sze
ść
dziesi
ą
tkowego na setkowy.
Czy nowy czy stary jest to obwód koła = 2
π
r.
Porównuj
ą
c:
360° = 400
g
/4 (dziel
ą
c obustronnie – 360: 4 = 90 i 400: 4= 100)
St
ą
d: 90° = 100
g
, czyli 100
g
= 90
o
1° = 10
g
/9 = 1
g
11
c
11cc, 1
g
= 9
o
/10 = 0
o
54',
1' = 100
c
/54 = 1
c
85
cc
, 1
c
= 54'/100 = 0'32,4",
1" = 1000
cc
/324 = 3
cc
, 1
cc
= 324"/1000= 0,3",
C/ K
ą
t miary łukowej (radian).
Mo
ż
emy napisa
ć
równanie:
ł : 2
π
r =
αααα
: 360
o
to: ł / 2
π
r =
αααα
/ 360
o
, mno
żą
c przez 2
π
r360
o
,
r ł
αααα
ł 360
o
=
αααα
2
π
r st
ą
d ł =
αααα
2
π
r/ 360
o
albo:
αααα
= ł 360
o
/2
π
r
Przyjmuj
ą
c:
ł = r otrzymamy:
αααα
= 360
o
/2
π
,
czyli :
αααα
= 180
o
/
π
, (
π
=3,14159265)
St
ą
d :
αααα
= 57
o
17'45", - jest to k
ą
t miary łukowej tzw. 1 rad (radian).
- przy zało
ż
eniu,
ż
e r = ł.
Oznaczaj
ą
c 1rad: w stopniach (
ρ
o
), minutach (
ρ
'), sekundach (
ρ
"),
Otrzymamy:
ρ
o
= 180
o
/
π
= 57,3
o
= 57
o
17'45",
ρ
' = 180
o
x 60/
π
= 3437,7' ,
ρ
" = 180
o
x 3600/
π
= 206264,8" ,
4
Aby k
ą
t wyra
ż
ony jest w radianach (
α
) przeliczy
ć
na k
ą
t w jednostkach
k
ą
towych (
α
o
) , nale
ż
y:
α
o
=
α
x
ρ
o
, lub
α
' =
α
x
ρ
' , lub
α
" =
α
x
ρ
" ,
Odwrotnie – przej
ś
cie z k
ą
towej na łukow
ą
:
α
=
α
o
/
ρ
o
=
α
' /
ρ
' =
α
" /
ρ
" .
WA
ś
NE:
ł = r x
α
– tzn. długo
ść
łuku równa si
ę
promieniowi pomno
ż
onemu
przez k
ą
t wyra
ż
ony w radianach.
Miar
ę
łukow
ą
stosujemy w miernictwie dla małych k
ą
tów ( do 10
o
), bo:
warto
ść
ich sinusów i tangensów w przybli
ż
eniu równa si
ę
k
ą
tom wyra
ż
onym
w mierze łukowej,
czyli: sin
α
o
= tg
α
o
=
α
patrz rysunek poni
ż
ej:
D
B
ł
D
B
A
α
ł
α
C
0 c
A
Przyjmijmy,
ż
e
r = 1
przyjmijmy r = 1
Dla małych k
ą
tów (do 10
o
) przyjmuj
ą
c,
ż
e r = 1 mo
ż
emy zapisa
ć
sin
α
= AB, tg
α
=CD, a łuk ł =
α
x 1 =
α
, a ró
ż
nice odcinków AB, CD i ł
s
ą
małe - dlatego mo
ż
na przyj
ąć
,
ż
e AB = CD = ł ,
Z poni
ż
szej tabeli wida
ć
,
ż
e dla k
ą
tów do 10
o
(miary k
ą
towej) po przeliczeniu na
miar
ę
łukow
ą
wg zasad:
α
=
α
o
/
ρ
o
, czyli np. dla 1
o
, to:
α
= 1
o
/
ρ
o
= 1
o
/ 57,3
o
, st
ą
d
α
= 0,017452 ( bo
ρ
o
= 180
o
/
π
= 180
o
/3,14 = 57,3
o
).
1
o
Sin 1
o
= 0,01745 Tg 1
o
= 0,01745
W radianach (
α
) 1
o
= 0,01745
5
o
Sin 5
o
= 0,08715
Tg 5
o
= 0,08748
W radianach 5
o
= 0,08727
10
o
Sin 10
o
= 0,17364 Tg 10
o
= 0,17632 W radianach 10
o
= 0,17453
Przykładowe praktyczne zastosowania miary łukowej w miernictwie.
5
Zad.1
Jaka jest warto
ść
k
ą
ta
α
, którego sin
α
= 1/200 000 ?
Wiemy,
ż
e sin
α
= tg
α
=
α
, czyli w naszym przypadku
α
= sin
α
.
To:
α
=1/ 200 000
Wiemy te
ż
,
ż
e:
α
" =
α
x
ρ
" ,a
ρ
" = 180
o
x 3600/
π
= 206264,8" ,
To podstawiaj
ą
c:
α
" = (1/ 200 000) x 206265" = 1,03" – to jest warto
ść
k
ą
ta.
Zad.2
Ile wynosi tg 1' ?
tg
α
=
α
=
α
' /
ρ
' = 1' / 3438' = 0,00029,
3438' st
ą
d,
ż
e
ρ
' = (180
o
x 60')/ 3,14159265 = 10800'/ 3,14159265= 3437,7'.
Zad.3
Przekop prowadzono ze spadkiem 6mm na 1m.
Jaki jest k
ą
t nachylenia przekopu do poziomu?
α
= sin
α
= 6/1000
6mm
sin
α
= 6/1000
α
'
α
' =
α
x
ρ
' = (6/1000) x 3438' = 20,6' .
Zad. 4
Przy dr
ąż
eniu przekopu prostego o długo
ś
ci 2000m, wyznaczaj
ą
c kierunek jego
osi zało
ż
ono bł
ą
d 40" .
Jaki b
ę
dzie bł
ą
d na ko
ń
cu przekopu?
ł = r x
α
= r x (
α
" /
ρ
") = 2000 x (40"/ 206 265") = 0,3878m = 388mm.
Zad.5
Pochylni
ę
długo
ś
ci 600m trzeba przesun
ąć
o 1m.
O jaki k
ą
t trzeba zmieni
ć
jej kierunek, je
ż
eli punk pocz
ą
tkowy jej osi pozostaje
bez zmiany?
α
' = (ł / r) x
ρ
' = (1m/600m) x 3438' = 5,7' .
3/ Scharakteryzowa
ć
skale i podziałki.
1m = 1000mm
6
A/SKALA.
Mapy s
ą
wykonywane w pewnym zmniejszeniu – czyli skali.
Skala – to stosunek długo
ś
ci odcinka mapy do długo
ś
ci poziomego rzutu tego
samego odcinka w terenie.
Je
ż
eli przyjmiemy,
ż
e:
L – to jest rzeczywista długo
ść
rzutu poziomego odcinka w terenie,
l - długo
ść
odpowiadaj
ą
cego mu obrazu na mapie,
to stosunek l / L = N – jest skal
ą
mapy.
Np. l = 25 cm = 0,25m, L = 2500m to: N = 0,25/2500 = 1/ 10000, co zapisujemy
N = 1 : 10000.
Mianownik skali wskazuje ile razy zmniejszona została mapa w stosunku do
rzeczywisto
ś
ci.
Wynika z tego to,
ż
e mapa dokładna – bardziej szczegółowa to ta, która
mianownik ma mniejszy.
Tak wi
ę
c skala 1 : 100 jest 10 razy wi
ę
ksza ni
ż
skala 1 : 1000.
Je
ż
eli mamy map
ę
ze skal
ą
1 : 1000, tzn.
ż
e długo
ść
rzeczywista z terenu
jest 1000 razy pomniejszona.
St
ą
d długo
ść
odcinka 1m ( = 1000mm) w skali 1:1000 na mapie to:
1m/1000 = 1000mm/1000 = 1mm.
Odwrotnie 1mm na mapie w skali 1:1000 to w rzeczywisto
ś
ci 1mm x 1000 = 1m.
SKALE MAP GÓRNICZYCH:
1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10000.
Mo
ż
na te
ż
stosowa
ć
mapy o wi
ę
kszych skalach.
Skale map podstawowych normuj
ą
instrukcje techniczne.
B/ PODZIAŁKI.
W Miernictwie u
ż
ywa si
ę
podziałki : LINIOWE i POPRZECZNE.
PODZIAŁKA LINIOWA.
S
ą
one sporz
ą
dzane w celu ułatwienia prac na mapami i ułatwiaj
ą
nanoszenie
na mapy lub odczytywanie z mapy długo
ś
ci, bez dokonywania oblicze
ń
.
Jest to odcinek prostej podzielony kreskami na cz
ęś
ci.
Najmniejszy odst
ę
p mi
ę
dzy dwoma kreskami nazywa si
ę
warto
ś
ci
ą
podziałki.
Np. warto
ś
ci
ą
podziałki w skali 1:1000, gdzie najmniejszy odst
ę
p to 1mm
jest 1m.
Podziałka opisana jest tak,
ż
e liczby podziałki odpowiadaj
ą
rzeczywistym
długo
ś
ci
ą
w naturze.
Na podziałce 1:1000 ko
ń
ce centymetrów podziałki s
ą
oznaczone:
7
10, 20, 30, 40 itd. metrów.
Na podziałce 1:2000 ko
ń
ce centymetrów podziałki s
ą
oznaczone:
20, 40, 60, 80 itd. metrów.
Na podziałce 1:5000 ko
ń
ce centymetrów podziałki s
ą
oznaczone:
50, 100,150,200 itd. metrów.
Liczby te okre
ś
laj
ą
rzeczywist
ą
długo
ść
w terenie.
Odst
ę
p mi
ę
dzy 2- a kreskami dobiera si
ę
tak aby nie był mniejszy ni
ż
0,5mm.
Okre
ś
laj
ą
c mniejsze długo
ś
ci ni
ż
warto
ś
ci podziałki liniowej popełnia si
ę
bł
ą
d.
Podziałki liniowe mo
ż
na kupi
ć
gotowe: metalowe, drewniane, papierowe.
PODZIAŁKI POPRZECZNE ( TRANSWERSALNE).
S
ą
one bardziej dokładne.
Zasady u
ż
ycia:
a/ cyrklem odbiera si
ę
z mapy długo
ść
mierzonego odcinka.
b/ przesuwa si
ę
równolegle cyrkiel, a
ż
drugi koniec przetnie lini
ę
uko
ś
n
ą
.
c/ dokonujemy odczytu. Przy pionowej kresce umieszczonej za lini
ą
okre
ś
laj
ą
c
ą
100m znajduj
ą
si
ę
od dołu do góry cyfry: 1,2,3,4,5,6,7,8,9.
Na linii oznaczonej 1 ( w skali podziałki 1:1000 znaczy to 1mm z mapy,
czyli 1m w rzeczywisto
ś
ci).
Podziałki te wykonuje si
ę
cz
ę
sto na mapach.
S
ą
te
ż
gotowe ( np. z metalu) w skalach: 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:2500, 1:4000,
1:5000,
WYMAGANIA PONADPODSTAWOWE
1/ Obliczy
ć
długo
ś
ci odcinków w ró
ż
nych skalach.
2/ Umie
ć
narysowa
ć
podziałki liniowe i poprzeczne.
13. POMIARY LINIOWE, KATOWE I POLIGONOWE.
WYMAGANIA PODSTAWOWE
1/Umie
ć
ogólne zasady wykonywania pomiarów.
A/ Podstawowe poj
ę
cia.
a/ PUNKT POMIAROWY – punkt wyznaczony w terenie za pomoc
ą
znaku
lub sygnału.
Sygnał to np. wie
ż
a, kamie
ń
, rurka w ziemi, palik, tyczka, pion…
Sygnał mo
ż
e mie
ć
ró
ż
ne kształty i wymiary.
Punkt to idealny
ś
rodek sygnału.
Punkty mog
ą
by
ć
:
- stałe wyznaczone przy u
ż
yciu trwałych znaków lub sygnałów,
- stracone, wyznaczane na czas pomiarów.
W zale
ż
no
ś
ci do jakiego celu i jakiej metodzie pomiarowej słu
żą
rozró
ż
nia
8
si
ę
punkty: triangulacyjne, poligonowe, teodolitowe, kompasowe,
niwelacyjne….
b/ LINIA POMIAROWA – prosta wyznaczona w terenie przez min 2 punkty.
Linia pomiarowa lub te
ż
układ linii to podstawa pomiarów sytuacyjnych.
c/ K
Ą
T POZIOMY – k
ą
t zawarty mi
ę
dzy rzutami ramion na płaszczyzn
ę
poziom
ą
.
B C
β
B'
α
C'
Płaszczyzna pozioma
A
Skoro punkty A i B nie le
żą
na tej samej wysoko
ś
ci co punkt A.
Wobec tego k
ą
t
α
zawarty mi
ę
dzy punktami B, A i C nie jest k
ą
tem poziomym.
Musimy wykona
ć
rzuty punków B i C na płaszczyzn
ę
poziom
ą
.
Dopiero k
ą
t
β
(k
ą
t B' A C') zawarty mi
ę
dzy rzutami jest k
ą
tem poziomym.
d/ K
Ą
T PIONOWY – jest k
ą
t nachylenia mierzonego odcinka lub prostej do
płaszczyzny poziomej.
Mo
ż
e by
ć
dodatni (+), gdy le
ż
y nad płaszczyzn
ą
poziom
ą
;
lub ujemny ( - ), gdy le
ż
y pod płaszczyzn
ą
poziom
ą
.
+
α
poziom
-
α
Do pomiarów k
ą
tów poziomych i pionowych słu
ż
y teodolit.
e/ WYSOKO
ŚĆ
PUNKTU – pionowa odległo
ść
tego punku od poziomej
p
io
n
9
płaszczyzny odniesienia. S
ą
wysoko
ś
ci wzgl
ę
dne i bezwzgl
ę
dne.
WYSOKO
ŚĆ
BEZWZGL
Ę
DNA – wysoko
ść
do poziomu morza
( lub jego przedłu
ż
enia pod l
ą
dem).
Punkt le
żą
cy powy
ż
ej poziomu morza ma znak ( + ).
Punkt le
żą
cy poni
ż
ej poziomu morza ma znak ( - ).
Dla poziomu morza jako płaszczyzn
ę
odniesienia zakłada si
ę
wysoko
ść
± 0 (zero normalne).
WYSOKO
ŚĆ
WZGL
Ę
DNA – wysoko
ść
okre
ś
lona do dowolnie przyj
ę
tej
płaszczyzny poziomej.
B/ Metody pomiarowe.
Przy wykonywaniu pomiarów stosuje si
ę
zasad
ę
„od ogółu do szczegółu”.
Tzn. a/ z najwi
ę
ksz
ą
dokładno
ś
ci
ą
okre
ś
la si
ę
główne punkty pomiaru – ramy;
b/ dopiero w tych ramach wykonuje si
ę
szczegółowe pomiary nie
wymagaj
ą
ce du
ż
ej dokładno
ś
ci.
Dla głównych punktów pomiarowych na terenie kraju słu
ż
y tzw. metoda
„TRIANGULACJNA”- czyli trójk
ą
towanie – polega na:
- zało
ż
eniu w terenie sieci trójk
ą
tów o wspólnych bokach,
- okre
ś
leniu długo
ś
ci boków,
- poło
ż
enia wierzchołków ABCDE tych trójk
ą
tów
β
γ
α
A
C
E
Stosujemy w miernictwie dwa rodzaje dokładno
ś
ci pomiarów:
- wy
ż
szego rz
ę
du, dokładne,
- ni
ż
szego rz
ę
du – mniej dokładne.
W metodzie „triangulacji”,
ż
eby unikn
ąć
kosztów mo
ż
na dokona
ć
pomiarów:
- długo
ś
ci jednego boku – jest to tzw. baza (podstawa) triangulacji;
- pomiarów wszystkich k
ą
tów w sieci trójk
ą
tów;
- pozostałe boki obliczamy.
Np. Bok: AB = a (baza), CD = a x sin
γγγγ
/sin
αααα
, AC = a x sin
ββββ
/ sin
αααα
.
Punkty ABCDE wyznaczone t
ą
metod
ą
nazywamy trygonometrycznymi.
Korzystamy z metod obliczania trójk
ą
tów:
10
- np. a/ twierdzenia sinusów: AB/sin
γ
= BC/sin
α
= CA/sin
β
=2R,
b/ twierdzenie cosinusów :
a
2
= b
2
+c
2
– 2bc cos
α
, b
2
= c
2
+a
2
– 2ca cos
β
, c
2
= b
2
+a
2
– 2ba cos
γ
.
i inne.
C
γ
b
a
α
β
A
c
B
R
2/ POLIGONIZACJA – metoda polegaj
ą
ca na pomiarze boków i k
ą
tów linii
łamanej zało
ż
onej w terenie- tzw. poligonu.
Poligony nawi
ą
zuje si
ę
do punktów trygonometrycznych jako punktów
wy
ż
szego rz
ę
du.
W poligonie mierzy si
ę
długo
ś
ci boków i wielko
ś
ci k
ą
tów na załamaniach oraz
k
ą
ty nawi
ą
zania
ϕ
i
ψ
. K
ą
ty te nawi
ą
zuj
ą
poligon do sieci triangulacyjnej.
Daj
ą
mo
ż
liwo
ść
kontroli pomiarów.
T.R.II
β
2
T.R.III
l
2
α
3
l
3
ϕ
ψ
β
1
β
3
α
2
α
4
l
4
T.R.I
T.R.IV
l
1
α
1
α
5
Poligon nawi
ą
zany do punktów triangulacyjnych.
l
5
POLIGON
POMIAR SZCZEGÓŁÓW – pomiar opiera si
ę
na sieci poligonowej.
Poligony zakłada si
ę
blisko granic – charakterystyczne punkty domierza si
ę
do boków poligonu metod
ą
domiarów.
W razie potrzeby wi
ę
kszej dokładno
ś
ci zakłada si
ę
sie
ć
pomocniczych linii.
Linie te z bokami poligonu to osnowa geodezyjna dla szczegółów
11
sytuacyjnych mierzonego obszaru.
Zasada „od ogółu do szczegółu” to nast
ę
puj
ą
ca kolejno
ść
pomiarów:
- triangulacja;
- poligonizacja;
- zdj
ę
cie szczegółów.
Definicja mapy: map
ą
obszaru nazywamy wykre
ś
lon
ą
figur
ę
podobn
ą
do rzutu
poziomego tego obszaru.
Wynika z tego,
ż
e na mapy przenosi si
ę
rzut poziomy (nie wolno przenosi
ć
długo
ś
ci rzeczywistych – chyba,
ż
e znajduj
ą
si
ę
one na jednakowej wysoko
ś
ci.
PRZYKŁADY:
A'
l' B'
A
l
l
α
- przykład 1.
B
l
1
(długo
ść
przenoszona na map
ę
to:
rzut poziomy odcinka AB, czyli A
'
B
' = l
- przykład 2.
W tym przykładzie długo
ść
przenoszona na map
ę
to:
l
1
= l cos
α
, bo cos
α
= l
1
/ l .
Ogólnie mapy dzielimy na:
a/ geograficzne – w skalach od 1: 500 000 do 1: 50 000 000 i mniejsze.
Przedstawia si
ę
na nich: powierzchnie ziemi, krajów, mórz,
l
ą
dów, rzek, niziny, wy
ż
yny, góry, granice pa
ń
stw, klimaty...
b/ topograficzne – w skalach: 1:10 000, 1: 25 000, 1: 50 000, 1: 100 000,
1: 300 000 i 1: 500 000.
Przedstawia si
ę
na nich: miasta, osiedla, drogi, kolej, lasy,
rzeki, jeziora.
Na mapach 1: 100 000 i wi
ę
kszych (np. 1: 25 000) nanosi
si
ę
szczegóły jak: mosty, drogi, budowle, rze
ź
b
ę
terenu
przedstawion
ą
w postaci tzw. warstwic.
Na podstawie map wi
ę
kszych opracowuje si
ę
projekty
techniczne.
c/ techniczne – mapy opracowywane dla ró
ż
nych dziedzin gospodarki, np.:
- gleboznawcze podaj
ą
ce rozmieszczenie klas gleb,
- miejskie sporz
ą
dzane w małych skalach pokazuj
ą
ce ulice,
place, linie komunikacyjne. Mapy szczegółowe w skali
12
1: 1000, 1: 500przedstawiaj
ą
budynki, granice
nieruchomo
ś
ci, wodoci
ą
gi, sie
ć
elektryczn
ą
.
d/ katastralne – słu
żą
do wymiaru podatku. Ukazuj
ą
granice własno
ś
ci, u
ż
ytki
rolne, drogi, zabudowania…
e/ melioracyjne – w skali 1: 5000, 1: 2000, 1: 1000 podaj
ą
warstwice terenu,
drogi, zabudowania, u
ż
ytki, rzeki, rowy, dreny.
f/ geologiczne – np.:
- stratygraficzne podaj
ą
ce rozmieszczenie warstw geologicznych,
budow
ę
geologiczn
ą
uwzgl
ę
dniaj
ą
c wiek warstw,
- surowcowe podaj
ą
ce rozmieszczenie złó
ż
surowców i litologi
ę
warstw kraju,
- hydrogeologiczne: poło
ż
enie poziomów wód wgł
ę
bnych,
- geotechniczne: własno
ś
ci budowlane gruntów,
- zło
ż
owe: budowa złó
ż
, rozmieszczenie kopalin,
g/ górnicze – sytuacja na powierzchni, wyrobiska górnicze, sytuacj
ę
geologiczn
ą
.
2/ Wyja
ś
ni
ć
, na czym polega tyczenie linii prostej bez u
ż
ycia lunety.
Tyczenie linii prostej mi
ę
dzy dwoma danymi punktami polega na znalezieniu
punktów po
ś
rednich le
żą
cych w płaszczy
ź
nie pionowej przechodz
ą
cej przez
dwa dane punkty. Punkty po
ś
rednie s
ą
przej
ś
ciowe (na czas trwania
pomiaru) a wyznacza si
ę
je tyczkami mierniczymi.
Mog
ą
zaj
ść
dwa przypadki mi
ę
dzy punkami A i B :
1/ punkty A i B s
ą
widoczne;
2/ mi
ę
dzy punktami A i B jest przeszkoda;
W obu przypadkach tyczenie prostej zaczynamy od ustawienia tyczek
w punktach A i B. Tyczki trzeba wypionowa
ć
– za pomoc
ą
pionu.
Przykład 1/.
- punkty A i B s
ą
widoczne
C
(teren płaski).
A B
- mierniczowie ustawiaj
ą
tyczki w punktach A i B.
- mierniczy 1 ustawia si
ę
2 ÷ 5m za tyczk
ą
A.
- patrz
ą
c przez tyczk
ę
A celuje na tyczk
ę
B.
- pomocnik z tyczk
ą
C znajduje si
ę
mi
ę
dzy punkami A i B.
- mierniczy naprowadza pomocnika, który trzyma tyczk
ę
C do momentu, a
ż
tyczki A, B, C znajd
ą
si
ę
w płaszczy
ź
nie pionowej (tzn. tyczka C zasłoni
13
tyczk
ę
B). Nast
ę
pne punkty po
ś
redni tyczy si
ę
podobnie.
Przykład 2/.
'
Mi
ę
dzy punkami A i B jest przeszkoda.
Rzut pionowy. C'
Rzut poziomy.
D'
C
D C'' D''
A
B
A C D B
Tyczenie prostej – gdy A i B s
ą
niewidoczne to trzeba co najmniej dwa punkty
po
ś
rednie C' i D' w przybli
ż
eniu linii AB, ALE tak aby stoj
ą
c
za tyczk
ą
C' widzie
ć
tyczki D' i B oraz stoj
ą
c za tyczk
ą
D'
widzie
ć
tyczki C' i A.
Mierniczy stoj
ą
c za tyczk
ą
C' przesuwa tyczk
ę
D'
pomocnika tak, a
ż
znajdzie si
ę
ona w płaszczy
ź
nie C' B.
Pomocnik tyczki D' naprowadza tyczk
ę
C' do punktu C''
na linii D' A.
Nast
ę
pnie obserwator C'' patrz
ą
c na B naprowadza tyczk
ę
D' do punktu D'' .
Czynno
ś
ci te powtarza si
ę
tak długo, a
ż
tyczki znajd
ą
si
ę
na linii A B.
Przypadek 3/ gdy na linii AB znajdzie si
ę
dom….
B
D
F
Y
B
Y
D
α
Y
F
A
F' D' B'
C
X
F
X
D
X
B
Gdy na prostej AB znajduje si
ę
przeszkoda (np. dom) to aby wyznaczy
ć
prost
ą
AB wytyczamy lini
ę
pomocnicz
ą
AC. Na prostej AC „w
ę
gielnic
ą
„ wyznaczamy
punkt B' le
żą
cy na prostej prostopadłej z punktu B do prostej AC.
Wyznaczamy dowolny punkt D'. Mierzymy odległo
ś
ci: X
B
X
D
Y
B .
Punkt D okre
ś
la si
ę
odmierzaj
ą
c na prostopadłej w punkcie D' odległo
ść
Y
D
14
obliczon
ą
na podstawie twierdzenia Talesa lub funkcji trygonometrycznych k
ą
ta
ostrego – w tym przypadku tg lub ctg.
Wzór na podstawie twierdzenia Talesa: X
B
/ Y
B
= X
D
/ Y
D .
St
ą
d: Y
D
= X
D
Y
B
/ X
B
Na podstawie funkcji tanges:
tg
α
= Y
D
/ X
D
= Y
B
/ X
B
.
czyli: Y
D
/ X
D
= Y
B
/ X
B
. St
ą
d: Y
D
= X
D
Y
B
/ X
B
.
Podobnie wyznaczamy inne punkty.
3/ Umie
ć
zmierzy
ć
długo
ś
ci linii prostych w terenie.
Długo
ść
Linii prostej mo
ż
emy metodami:
a/ bezpo
ś
rednimi – odmierzanie miar
ą
kolejnych odcinków;
b/ po
ś
rednimi – pomiar wielko
ś
ci dzi
ę
ki, którym wyznaczymy okre
ś
lon
ą
długo
ść
( metody trygonometryczne, optyczne).
Pomiar długo
ś
ci ta
ś
m
ą
stalow
ą
w terenie równym i poziomym:
- na ko
ń
cach punktów pomiarowych ustawia si
ę
tyczki,
- gdy długo
ść
przekracza 100m wyznacza si
ę
punkty po
ś
rednie.
Długo
ść
mierzy dwóch pomocników:
a/ 1- y z przodu ma szpilki, którymi zaznacza ilo
ść
przyło
ż
e
ń
ta
ś
my,
b/ 2- i przykłada zero do pocz
ą
tku prostej i naprowadza 1- go na kierunek,
c/ po osi
ą
gni
ę
ci długo
ś
ci miary (np. 20m) 1- y naci
ą
ga ta
ś
m
ę
i wbija szpilk
ę
,
d/ nast
ę
pnie obaj id
ą
wzdłu
ż
prostej – pomocnik 2- i przykłada ta
ś
m
ę
do
pierwszej szpilki – 1- y naci
ą
ga ta
ś
m
ę
i wbija drug
ą
szpilk
ę
, itd.,
e/ kolejne kroki s
ą
podobne – tylko 2- i zbiera na kółko szpilki.
Ostatni odcinek niepełny, ”reszt
ę
” (przy rozci
ą
gni
ę
tej ta
ś
mie 20m–np.15,6m)
odczytuje si
ę
z ta
ś
my a centymetry np. metrem.
Ilo
ść
szpilek zebranych przez II- go i reszt
ę
zapisuje si
ę
w dzienniku.
Ka
ż
da długo
ść
musi by
ć
mierzona 2- a razy (tam i z powrotem).
Dziennik pomiaru długo
ś
ci.
Bok
Liczba ta
ś
m
20 m
Reszta
m
Długo
ść
m
Ś
rednia
m
Uwagi
1 - 2
6
6
15,60
15,48
135,60
135,48
135,54
Ró
ż
nice pomiarów długo
ś
ci (1- go od 2- go) okre
ś
laj
ą
instrukcje pomiarowe.
Zale
ż
ne s
ą
od wa
ż
no
ś
ci pomiarów: np. dla boku = 100m poligonu kategorii A
- ró
ż
nica mi
ę
dzy 1- ym a 2- im pomiarem to 7cm.
15
Pomiar ta
ś
m
ą
w terenie silnie nachylonym:
- metoda schodkowania dziel
ą
c na równo nachylone odcinki: L1, L2, L3.
L1
A B
A
L2
C
L3
C'
L = L1+L2+L3
B
B'
Poziomowanie ta
ś
my:
- przy pomocy libelli, - przez rzut poziomy punku B
przy braku libelli.
PRZYRZ
Ą
DY do pomiarów długo
ś
ci:
a/ drut inwarowy - wykonany ze stali i niklu słu
ż
y do precyzyjnych pomiarów
du
ż
ych odległo
ś
ci (np. bazy triangulacyjnej);
b/ ta
ś
ma miernicza stalowa – o długo
ś
ciach: 20, 30, 50m wi
ę
kszych:
500,1000 do pomiarów np. gł
ę
boko
ś
ci szybów;
Oznaczone odległo
ś
ci:
- odst
ę
py metrowe (płytki mosi
ęż
ne z cyframi – ilo
ść
m.),
- odst
ę
py dcm (otworki),
- półmetrowe (nity).
Odst
ę
py w cm i mm nie s
ą
oznaczone, odczytuje si
ę
je za pomoc
ą
podziałki.
Ta
ś
ma ma uchwyty do naci
ą
gania. Napinana jest sił
ą
10÷15 kG: r
ę
cznie,
dr
ąż
kami lub dynamometrem. Do zaznaczania długo
ś
ci mierzonych słu
żą
szpilki (jest ich 11).
Krótkie odcinki w powietrzu mierzy si
ę
ta
ś
m lekkich –ruletek.
S
ą
one: 20-o, 30-o, 50-o metrowe. Oznaczenia: cm, dcm i metry.
Ta
ś
my kopalniane: stalowe (stal szlachetna) i inwarowe. Mniej wa
żą
.
Do krótkich odległo
ś
ci (o małej dokładno
ś
ci) słu
żą
ta
ś
my parciane.
16
4/ Omówi
ć
budow
ę
w
ę
gielnicy oraz teodolitu górniczego stoj
ą
cego
i wisz
ą
cego.
W
Ę
GIELNICA – zwierciadlana, pryzmatyczna.
4.1W
ę
gielnica zwierciadlana składa si
ę
z:
- metalowego pudełka,
- dwóch małych lusterek ustawionych do siebie pod k
ą
tem 45
o
,
- od spodu do zamocowanego trzonka z uchem mo
ż
na zawiesi
ć
pion.
Przy jej u
ż
yciu mo
ż
na wykona
ć
nast
ę
puj
ą
ce czynno
ś
ci:
a/ wyznaczy
ć
prostopadł
ą
do prostej z punktu le
żą
cego na prostej:
C
A
D
B
- ustawiamy w
ę
gielnic
ę
nad punktem D (D le
ż
y na prostej AB) przy pomocy
pionu,
- obracamy w
ę
gielnic
ą
tak aby w lustrze zobaczy
ć
obraz tyczki A,
- z kolei patrz
ą
c przez okienko w
ę
gielnicy pomocnikowi pokazujemy,
aby przesuwał si
ę
z tyczk
ą
C do momentu, a
ż
tyczka C i obraz tyczki A
b
ę
d
ą
na jednej linii pionowej. Wtedy k
ą
t ADC=90
o
.
b/ znale
źć
rzut danego punktu na prost
ą
:
- ustawiamy tyczk
ę
w punkcie C,
- przesuwamy si
ę
wzdłu
ż
linii AB,
- patrz
ą
c przez okienko w
ę
gielnicy szuka si
ę
punktu, w którym obraz
tyczki A (lub B) znajduje si
ę
na jednej linii pionowej z tyczk
ą
C.
- opuszcza si
ę
pion nad ta
ś
m
ą
linii AB i zaznaczamy to miejsce szpilk
ą
.
- odczytujemy odległo
ść
tego punktu od pocz
ą
tku linii.
4.2W
ę
gielnica lustrzana – słu
ż
y głównie do tyczenia k
ą
tów prostych
Składa si
ę
z:
- pryzmatu szklanego w kształcie prostok
ą
tnego, równoramiennego
trójk
ą
ta,
-
ś
ciana le
żą
ca naprzeciw k
ą
ta prostego wyło
ż
ona jest amalgamatem rt
ę
ci,
i działa jak lustro.
17
C
α
O1
D
O2
β
A B
Tyczenie k
ą
ta prostego . Załamanie promienia przechodz
ą
cego
przez dwa o
ś
rodki O1 i O2.
Sin
α
/sin
β
= n – współczynnik załamania.
Dla szkła n = 1,5÷1,8
Zasada odbicia
ś
wiatła w w
ę
gielnicy pryzmatycznej:
45
o
β
β
β
β
α
4.3/ Teodolity – dziel
ą
si
ę
na stoj
ą
ce (na statywie) i wisz
ą
ce.
18
Je
ż
eli chodzi o odczyt k
ą
tów dziel
ą
si
ę
na:
- noniuszowe (dokładno
ść
odczytu koła poziomego - 30'',
- mikroskopowe (o dokładno
ś
ci odczytu 1' lub 6''.
Słu
żą
głównie pomiarów k
ą
tów poziomych i pionowych.
Najwa
ż
niejsz
ą
cech
ą
jest liczba osi obrotu teodolitów:
a/ jednoosiowe – zwykłe, b/ dwuosiowe – repetycyjne.
Układ osiowy bordy i podstawowe osie teodolitu:
LIBELLA RURKOWA
1 - spodarka
2 - tuleja złączona ze spodarką
3 - koło poziome
4 - alidada
5 - dźwigary lunety
6 - luneta
7 - koło pionowe sprzęgnięte z lunetą
vv - pionowa (inaczej główna lub obrotu alidady) oś teodolitu
hh - pozioma oś obrotu lunety
ll - oś libelli alidadowej (rurkowej)
pg - płaszczyzna główna libelli okrągłej
4.3.1 Teodolit stoj
ą
cy.
19
Budowa: spodarka, limbus, alidada z umocowan
ą
lunet
ą
geodezyjn
ą
, statyw.
1/ Spodarka – trójramienna podstawa z 3- ma
ś
rubami nastawczymi,
która pozwalaj
ą
na ustawienie przyrz
ą
du do podstawy.
2/ Limbus - ze spodark
ą
poł
ą
czone jest na stałe poziome koło limbusu.
W teodolitach dwuosiowych limbus osadza si
ę
na osobnej tulei,
jest nie zale
ż
ny od spodarki.
Na obwodzie limbusu wyryty jest podział k
ą
towy.
Na walcu ł
ą
cz
ą
cym spodark
ę
z limbusem osadzona jest
pionowa o
ś
alidady.
3/ Alidada – składa si
ę
z koła poziomego współ
ś
rodkowego z limbusem
i d
ź
wigarków mocuj
ą
cych lunet
ę
. Alidada obraca si
ę
dookoła
osi teodolitu.
4/ Luneta – o
ś
obrotu lunety spoczywa na d
ź
wigarkach.
Teodolity dostosowane do pomiarów k
ą
tów pionowych na osi
lunety maj
ą
koła pionowe( odczyt k
ą
ta pionowego).
5/ Noniusz (lub mikroskop) – słu
ż
y do odczytu na limbusie – s
ą
dwa.
Pionowo
ść
noniuszy ustawia si
ę
za pomoc
ą
libelli rurkowych.
Do unieruchomienia alidady wzgl
ę
dem spodarki (limbusu) słu
ż
y
ś
ruba
zaciskowa. Teodolit ustawia si
ę
na statywie (trójnogu), do którego mo
ż
na
przymocowa
ć
pion.
Teodolity górnicze ró
ż
ni
ą
si
ę
tylko konstrukcyjnie: s
ą
l
ż
ejsze, maj
ą
szczeln
ą
i zwi
ę
zł
ą
budow
ę
, zakryte koła podziałowe a lunet
ę
o stałej długo
ś
ci.
Do centrowania na lunecie (na przedłu
ż
eniu osi pionowej) otworek
lub sworze
ń
. Krzy
ż
nitkowy składa si
ę
z dwóch z dwóch nitek pionowych.
Na niektórych krzy
ż
ach s
ą
podziałki – do obserwacji waha
ń
pionu.
Nowe teodolity maj
ą
własne o
ś
wietlenie krzy
ż
a i kół podziałowych.
TEODOLIT WISZ
Ą
CY – ma te same cz
ęś
ci jak teodolit dwuosiowy: spodark
ę
,
limbus, alidad
ę
i lunet
ę
z kołem pionowym.
Spodarka ma kształt przegubu kulistego pozwalaj
ą
cego podwiesi
ć
teodolit.
Teodolit wisz
ą
cy ma limbus stale zł
ą
czony z alidad
ą
.
Noniusze osadzone s
ą
na osobnej tulei obracaj
ą
cej si
ę
dookoła głównej osi.
Noniusze i limbus mog
ą
si
ę
porusza
ć
niezale
ż
nie od siebie.
Podziałka limbusu (koło poziome) jest odwrotna do ruchu wskazówek
zegara i podzielona na 360 stopni lub 400 gradów.
Podziałka koła pionowego – koło podzielone jest na 4- y
ć
wiartki (0±90 st.),
ze znakami (+) czyli wznios i (-) czyli upad. Noniusze (lupy) słu
żą
do
odczytywania koła pionowego. Noniusze s
ą
poł
ą
czone z libell
ą
rurkow
ą
.
Do poziomowania przyrz
ą
du słu
ż
y libella rurkowa.
WARUNKI JAKIE MUSI SPEŁNIA
Ć
TEODOLIT.
20
a/ o
ś
główna powinna by
ć
prostopadła do osi libelli alidady
– o
ś
główna musi by
ć
pionowa;
b/ o
ś
obrotu lunety musi by
ć
prostopadła do osi głównej
- o
ś
lunety musi by
ć
pozioma;
c/ o
ś
celowa musi by
ć
prostopadła do osi obrotu lunety;
d/ o
ś
obrotu alidady musi by
ć
w
ś
rodku (centrycznie) do
ś
rodka limbusu;
e/ dokładny podział limbusu i noniuszów;
f/ centryczna o
ś
celowa lunety.
USTAWIENIE TEODOLITU.
Głowica statywu
płytka oporowa
Spr
ęż
yna
ś
ruby
Nakr
ę
tka wewn
ę
trzna
Ś
ruba centralna
Nakr
ę
tka zewn
ę
trzna
Hak do pionu
Przed pomiarem teodolit trzeba: spoziomowa
ć
i scentrowa
ć
teodolit.
Poziomowanie:
- za pomoc
ą
ś
rub nastawczych libell
ę
alidady ustawia si
ę
równolegle
(tzw. górowanie ba
ń
ki),
- pó
ź
niej obraca si
ę
alidad
ę
z libell
ą
o k
ą
t 90 stopni,
- przy pomocy trzeciej
ś
ruby doprowadza si
ę
ba
ń
k
ę
do „górowania”,
Po spoziomowaniu ba
ń
ka libelli przy obrocie alidady nie mo
ż
e si
ę
wychyla
ć
.
Centrowanie:
21
a/ nad punktem:
- statyw musi by
ć
ustawiony tak aby
ś
rodek głowicy był nad punktem,
(warunek – głowica musi by
ć
spoziomowana),
- zapina si
ę
teodolit mocuj
ą
c go
ś
rub
ą
centraln
ą
,
- na haczyk
ś
ruby zapina si
ę
pion,
- przesuwa si
ę
instrument po głowicy dot
ą
d a
ż
pion znajdzie si
ę
dokładnie nad punktem,
- nakr
ę
tk
ą
wewn
ę
trzn
ą
dociska si
ę
spr
ęż
yn
ę
ś
ruby centralnej stabilizuj
ą
c
poło
ż
enie teodolitu,
b/ pod punktem:
- opuszcza si
ę
pion z punktu tak aby był on w
ś
rodku głowicy
( spoziomowanej),
- zakr
ę
camy
ś
ruby statywu i ustawiamy teodolit,
- przykr
ę
camy go nakr
ę
tk
ą
zewn
ę
trzn
ą
ś
ruby centralnej,
- poziomujemy lunet
ę
,
- teraz przesuwamy na głowicy instrument, a
ż
ostrze pionu znajdzie si
ę
nad znaczkiem umieszczonym na lunecie.
Pami
ę
ta
ć
, aby p
ę
cherzyk libelli limbusu zajmował
ś
rodkowe poło
ż
enie.
5/ Zna
ć
metody pomiaru k
ą
ta poziomego i pionowego.
Metody pomiaru k
ą
ta poziomego:
- zwykła opisana poni
ż
ej,
- metoda repetycyjna ( n krotne pomiary k
ą
ta). K
ą
ty si
ę
dodaje.
Po wykonaniu n pomiarów dzieli si
ę
sum
ę
przez n pomiarów.
- metoda kierunkowa ( pomiar z jednego miejsca kilku kierunków).
Po spoziomowaniu i po scentrowaniu teodolitu sprz
ę
gamy limbus i spodark
ę
na stałe (efekt – teodolit zwykły jednoosiowy).
A
0
α
B
- lunet
ę
kierujemy na A, sprz
ę
gamy alidad
ę
, limbus i leniwk
ę
alidady
- naprowadzamy pionow
ą
nitk
ę
krzy
ż
a nitkowego ze znakiem(np. sznurkiem)
w punkcie A,
- zaciska si
ę
ś
rub
ę
sprz
ę
gow
ą
lunety i leniwk
ą
naprowadzamy na
ś
rodek
sygnału – odczytujemy na noniuszach (mikroskopach) wyniki,
22
- zwalniamy
ś
rub
ę
sprz
ę
gaj
ą
c
ą
alidad
ę
z limbusem kieruj
ą
c lunet
ę
na punkt B.
Lunet
ę
obracamy zgodnie z ruchem wskazówek zegara,
- ponownie sprz
ę
gamy alidad
ę
i lunet
ę
naprowadzaj
ą
c leniwkami nitk
ę
krzy
ż
a
na
ś
rodek sygnału w punkcie B,
- odczytujemy na noniuszach k
ą
ty i wpisujemy do dzienniczka,
- nast
ę
pnie robimy pomiary przesuwaj
ą
c lunet
ę
w płaszczy
ź
nie pionowej przez
„zenit”,
- zwalniamy
ś
rub
ę
zaciskow
ą
alidady i kierujemy lunet
ę
na punkt B.
- łapiemy
ś
rodek sygnału punktu B i zapisujemy odczyt,
- pó
ź
niej zwalniaj
ą
c
ś
rub
ę
zaciskow
ą
alidady celujemy na punkt A ustawiaj
ą
c
nitk
ę
krzy
ż
a na sygnał punku A i odczytujemy noniusze zapisuj
ą
c wynik,
Odczyty z punktu B do A wykonywane s
ą
przeciwnie do ruchu wskazówek.
Obliczamy
ś
redni
ą
arytmetyczn
ą
z dwóch odczytów dla punktu A i B.
Dla pomiarów zgodnie z ruchem wskazówek zegara ró
ż
nica
ś
redniej B i A daje
k
ą
t BA.
Dla kontroli cz
ę
sto mierzy si
ę
k
ą
t uzupełniaj
ą
cy ( 360
o
-
α
).
Metody pomiaru k
ą
ta pionowego:
K
ą
ty pionowe przewa
ż
nie mierzy si
ę
razem z kontami poziomymi.
Przebieg pomiaru.
- celujemy lunet
ą
na punkt,
- zaciskamy
ś
rub
ę
zaciskow
ą
lunety,
- przy pomocy leniwki nastawiamy poziom
ą
nitk
ę
krzy
ż
a na znak
wysoko
ś
ciowy sygnału,
- doprowadzamy libell
ę
koła pionowego do górowania i odczytujemy obydwa
noniusze,
- przerzucamy lunet
ę
przez „zenit” powtarzaj
ą
c pomiary,
-
ś
rednia z obydwu odczytów daje wielko
ść
k
ą
ta.
Wa
ż
ny jest tu podział koła pionowego.
Je
ż
eli koło czterokrotnie opisane jest od 0 do 90 stopni i linia zerowa le
ż
y
równolegle do osi celowania to
ś
rednia z odczytów da wła
ś
ciw
ą
warto
ść
.
W innym przypadku trzeba przelicza
ć
k
ą
ty.
6/ Wymieni
ć
rodzaje ci
ą
gów poligonowych.
23
POLIGONIZACJA – metoda polegaj
ą
ca na pomiarze boków i k
ą
tów linii
łamanej zało
ż
onej w terenie- tzw. poligonu.
Poligony nawi
ą
zuje si
ę
do punktów trygonometrycznych jako punktów
wy
ż
szego rz
ę
du.
W poligonie mierzy si
ę
długo
ś
ci boków i wielko
ś
ci k
ą
tów na załamaniach oraz
k
ą
ty nawi
ą
zania
ϕ
i
ψ
. K
ą
ty te nawi
ą
zuj
ą
poligon do sieci triangulacyjnej.
Daj
ą
mo
ż
liwo
ść
kontroli pomiarów.
T.R.II
β
2
T.R.III
l
2
α
3
l
3
ϕ
ψ
β
1
β
3
α
2
α
4
l
4
T.R.I
T.R.IV
l
1
α
1
α
5
Poligon nawi
ą
zany do punktów triangulacyjnych.
l
5
Ci
ą
gi poligonowe – wieloboki zało
ż
one mi
ę
dzy punktami triangulacyjnymi celem
zag
ę
szczenia sieci punktów pomiarowych.
Sie
ć
ci
ą
gów jest podstaw
ą
do zdj
ę
cia dla wi
ę
kszych
obszarów.
Ci
ą
gi s
ą
:
a/ zamkni
ę
te - wielobok zamkni
ę
ty,
b/ otwarte – boki poligonu to łamana otwarta.
Poligony nawi
ą
zane do:
a/ dwóch punktów A i B o znanych współrz
ę
dnych i pomierzonych k
ą
tach
ϕ
i
ψ
to taki poligon nazywamy dwustronnie nawi
ą
zanym,
b/ poligon nawi
ą
zany do jednego punktu A to poligon jednostronnie nawi
ą
zany.
S
ą
jeszcze poligony nie nawi
ą
zane do
ż
adnego punktu – tzw. swobodne.
Powi
ą
zanie ze sob
ą
kilku ci
ą
gów poligonowych to – sie
ć
poligonowa.
Suma k
ą
tów wewn
ę
trznych w wieloboku zamkni
ę
tym wynosi - (n – 2)x180
o
, a
suma k
ą
tów zewn
ę
trznych w wieloboku o n bokach wynosi – (n + 2)x 180
o
.
Mo
ż
na w ten sposób sprawdzi
ć
pomiary k
ą
tów.
POLIGON
POMIAR SZCZEGÓŁÓW – pomiar opiera si
ę
na sieci poligonowej.
Poligony zakłada si
ę
blisko granic – charakterystyczne punkty domierza si
ę
do boków poligonu metod
ą
domiarów.
W razie potrzeby wi
ę
kszej dokładno
ś
ci zakłada si
ę
sie
ć
pomocniczych linii.
24
Linie te z bokami poligonu to osnowa geodezyjna dla szczegółów
sytuacyjnych mierzonego obszaru.
Zasada „od ogółu do szczegółu” to nast
ę
puj
ą
ca kolejno
ść
pomiarów:
- triangulacja;
- poligonizacja;
- zdj
ę
cie szczegółów.
7/ Omówi
ć
dzienniki pomiarowe.
8/ Zna
ć
poj
ę
cie azymutu i układy lokalne współrz
ę
dnych.
AZYMUT – to k
ą
t zawarty mi
ę
dzy mi
ę
dzy dowoln
ą
lini
ą
prost
ą
a kierunkiem
południka geograficznego lub magnetycznego.
Kierunek południka geograficznego lub kierunek północy wyznacza linia
ł
ą
cz
ą
ca ten punkt z biegunem północnym Ziemi lub nieba.
Kierunek północy wyznacza igła magnetyczna.
Południk geograficzny
Południk
γγγγ
Magnety,
β
ω
A
Azymut liczy si
ę
w prawo.
K
ą
t mierzony od południka geograficznego przechodz
ą
cego przez punkt A
- to azymut geograficzny,
K
ą
t liczony od południka magnetycznego to azymut magnetyczny- kierunek
prostej.
K
ą
t b
ę
d
ą
cy ró
ż
nic
ą
tych dwóch k
ą
tów – to deklinacja magnetyczna.
Układy współrz
ę
dnych.
25
W miernictwie o
ś
OX to kierunek północy, a o
ś
OY to kierunek na wschód.
Jest te
ż
układ odwrotny.
Pn
-X
+X
II
I
- Y
+Y (W)
+Y -Y
III
IV
-X
+X
Układ odwrotny „Sucha Góra”.
9/ Scharakteryzowa
ć
k
ą
t kierunkowy.
Kierunek osi X dla danego układu współrz
ę
dnych wyznacza południk
geograficzny przechodz
ą
cy przez pocz
ą
tek układu,
Kierunek osi Y wyznacza odpowiedni równole
ż
nik przechodz
ą
cy przez
pocz
ą
tek układu.
Południk przechodz
ą
cy przez pocz
ą
tek układu to południk zerowy.
Mi
ę
dzy południkiem geograficznym przechodz
ą
cym przez dowolny punkt a
równoległ
ą
do południka przechodz
ą
cego przez pocz
ą
tek układu
(równoległa do osi X) zawarty jest k
ą
t zbie
ż
no
ś
ci.
W układzie współrz
ę
dnych kierunek linii okre
ś
la k
ą
t kierunkowy.
Mierzony on jest od równoległej do południka zerowego poprowadzonej
przez punkt pocz
ą
tkowy danej linii.
Je
ż
eli o
ś
+X jest skierowana na PN – to k
ą
t północny, a je
ś
li o
ś
+X jest
skierowana na PD – to k
ą
t południowy.
26
WYMAGANIA PONADPODSTAWOWE
1/ Umie
ć
wytyczy
ć
k
ą
ty proste w
ę
gielnic
ą
.
W
ę
gielnica zwierciadlana składa si
ę
z:
- metalowego pudełka,
- dwóch małych lusterek ustawionych do siebie pod k
ą
tem 45
o
,
- od spodu do zamocowanego trzonka z uchem mo
ż
na zawiesi
ć
pion.
Przy jej u
ż
yciu mo
ż
na wykona
ć
nast
ę
puj
ą
ce czynno
ś
ci:
a/ wyznaczy
ć
prostopadł
ą
do prostej z punktu le
żą
cego na prostej:
C
A
D
B
- ustawiamy w
ę
gielnic
ę
nad punktem D (D le
ż
y na prostej AB) przy pomocy
pionu,
- obracamy w
ę
gielnic
ą
tak aby w lustrze zobaczy
ć
obraz tyczki A,
- z kolei patrz
ą
c przez okienko w
ę
gielnicy pomocnikowi pokazujemy,
aby przesuwał si
ę
z tyczk
ą
C do momentu, a
ż
tyczka C i obraz tyczki A
b
ę
d
ą
na jednej linii pionowej. Wtedy k
ą
t ADC=90
o
.
b/ znale
źć
rzut danego punktu na prost
ą
:
- ustawiamy tyczk
ę
w punkcie C,
- przesuwamy si
ę
wzdłu
ż
linii AB,
- patrz
ą
c przez okienko w
ę
gielnicy szuka si
ę
punktu, w którym obraz
tyczki A (lub B) znajduje si
ę
na jednej linii pionowej z tyczk
ą
C.
- opuszcza si
ę
pion nad ta
ś
m
ą
linii AB i zaznaczamy to miejsce szpilk
ą
.
- odczytujemy odległo
ść
tego punktu od pocz
ą
tku linii.
W
ę
gielnica lustrzana – słu
ż
y głównie do tyczenia k
ą
tów prostych
Składa si
ę
z:
- pryzmatu szklanego w kształcie prostok
ą
tnego, równoramiennego
trójk
ą
ta,
-
ś
ciana le
żą
ca naprzeciw k
ą
ta prostego wyło
ż
ona jest amalgamatem rt
ę
ci,
i działa jak lustro.
27
C
α
O1
D
O2
β
A B
Tyczenie k
ą
ta prostego . Załamanie promienia przechodz
ą
cego
przez dwa o
ś
rodki O1 i O2.
Sin
α
/sin
β
= n – współczynnik załamania.
Dla szkła n = 1,5÷1,8
Zasada odbicia
ś
wiatła w w
ę
gielnicy pryzmatycznej:
45
o
β
β
β
β
α
TROCH
Ę
MATEMATYKI.
28
MAPA.
A/ SIATKA WSPÓŁRZ
Ę
DNYCH.
- aby umiejscowi
ć
punkty na mapie przyj
ę
to,
ż
e co: 50, 100, 200 lub 500m
(oczywi
ś
cie w odpowiedniej skali mapowej) prowadzi si
ę
linie:
a/ poziome – równoległe do osi OY,
b/ pionowe – równoległe do osi OX.
Linie te tworz
ą
siatk
ę
współrz
ę
dnych.
Liczby przy liniach wskazuj
ą
ich odległo
ść
od pocz
ą
tku danego układu.
W granicach pa
ń
stwa jest zawsze kilka układów.
PN (o
ś
OX)
2700
2600
2500
2400
x P W
2300
2200
2100
-4000 -3900 -3800 -3700 – 3600 -3500 -3400 -3300 -3200
Np. punkt P ma współrz
ę
dne (2400; -3600).
PRZYROSTY WSPÓŁRZ
Ę
DNYCH.
S
ą
dwa punkty (A i B) o współrz
ę
dnych: A ( x1;y2) i B (x2;y2).
Ró
ż
nica odpowiednich współrz
ę
dnych x i y – to przyrost współrz
ę
dnych
∆∆∆∆
.
Czyli:
∆∆∆∆
x = x2 – x1; a
∆∆∆∆
y = y2 – y1;
X B c – odległo
ść
mi
ę
dzy punktami A i B.
ω
ω
ω
ω
AB
– azymut (k
ą
t kierunkowy) prostej AB.
c
ω
AB
∆
x
x2
A
x1
Y
y1
∆
y
y2
Korzystaj
ą
c z trygonometrii mamy:
29
a/ sin
ω
ω
ω
ω
AB
=
∆
y/ c, czyli
∆
y= c sin
ω
ω
ω
ω
AB
,
b/ cos
ω
ω
ω
ω
AB
=
∆
x/ c, czyli
∆
x = c cos
ω
ω
ω
ω
AB
.
Znaj
ą
c współrz
ę
dne punktu A i długo
ść
boku AB =c oraz azymut linii AB
(k
ą
t kierunkowy linii AB) mo
ż
emy obliczy
ć
współrz
ę
dne punktu B:
x2 = x1+
∆
x = x1 + c cos
ω
ω
ω
ω
AB
;
y2 = y1+
∆
y = y1 + c sin
ω
ω
ω
ω
AB
;
Znaj
ą
c współrz
ę
dne A i B mo
ż
emy obliczy
ć
długo
ść
boku AB korzystaj
ą
c ze
twierdzenia Pitagorasa tj. wzoru: B (x2; y2)
X (Pn)
∆
x = x2 – x1
A
(x1; y1)
∆
y = y2 – y1
Y (W)
0
Suma kwadratów przyprostok
ą
tnych równa si
ę
kwadratowi przeciwprostok
ą
tnej.
Czyli:
(AB)
2
= (
∆
x)
2
+ (
∆
y)
2
, czyli (AB)
2
= (x2 – x1)
2
+ (y2 – y1)
2
,
To: AB = (x2 – x1)
2
+ (y2 – y1)
2
,
Gdy bok poligonu le
ż
y na płaszczy
ź
nie to mo
ż
e przyjmowa
ć
w układzie
współrz
ę
dnych ró
ż
ne poło
ż
enia.
Przyjmijmy,
ż
e 4- y boki przyjmuj
ą
poło
ż
enie w czterech
ć
wiartkach: I, II, III i IV.
Jeden punkt ka
ż
dego z tych boków le
ż
y w pocz
ą
tku układu współrz
ę
dnych.
Ka
ż
demu z poło
ż
e
ń
boków odpowiada odpowiedni azymut (k
ą
t kierunkowy).
Azymuty przyjmuj
ą
warto
ś
ci :
a/ I
ć
wiartka – 0
o
÷ 90
o
,
b/ II
ć
wiartka - 90
o
÷ 180
o
,
c/ III
ć
wiartka - 180
o
÷ 270
o
,
d/ IV
ć
wiartka - 270
o
÷ 360
o
.
Warto
ś
ci funkcji sin i cos przyjmuj
ą
warto
ś
ci w poszczególnych
ć
wiartkach dla
k
ą
tów 0
o
÷ 90
o
:
30
Ć
wiartka
I
II
III
IV
sin
ω
+
+
-
-
cos
ω
+
-
-
+
Dla k
ą
tów powy
ż
ej 90
o
stosujemy wzory redukcyjne:
Ć
wiartka
I
II
III
IV
Funkcja
ω
=
α
ω
= 180
o
-
α
ω
= 180
o
+
α
ω
= 360
o
-
α
sin
ω
+ sin
α
+ sin
α
- sin
α
- sin
α
cos
ω
+ cos
α
- cos
α
- cos
α
+ cos
α
tg
ω
+ tg
α
- tg
α
+ tg
α
- tg
α
Przebieg funkcji y = tg x
Przebieg funkcji y = ctg x
31
2/ Umie
ć
obliczy
ć
azymuty boków w ci
ą
gach poligonowych.
W CI
Ą
GACH ZAMKNI
Ę
TYCH ( wielobok zamkni
ę
ty).
Mo
ż
na korzysta
ć
ze wzorów na sum
ę
k
ą
tów.
K
ą
ty wewn
ę
trzne: S
w
= ( n – 2 )x 180
o
,
Dla k
ą
tów zewn
ę
trznych: S
z
= ( n + 2 ) x 180
o
Gdzie: n – suma k
ą
tów.
K
ą
ty zewn
ę
trzne
K
ą
ty wewn
ę
trzne
W poligonie mierzy si
ę
długo
ś
ci boków i wielko
ś
ci k
ą
tów na załamaniach oraz
k
ą
ty nawi
ą
zania
ϕ
i
ψ
. K
ą
ty te nawi
ą
zuj
ą
poligon do sieci triangulacyjnej.
Daj
ą
mo
ż
liwo
ść
kontroli pomiarów.
T.R.II
β
2
T.R.III
l
2
α
3
l
3
ϕ
ψ
β
1
β
3
α
2
α
4
l
4
T.R.I
T.R.IV
l
1
α
1
α
5
Poligon nawi
ą
zany do punktów triangulacyjnych.
l
5
Ci
ą
gi poligonowe – wieloboki zało
ż
one mi
ę
dzy punktami triangulacyjnymi celem
zag
ę
szczenia sieci punktów pomiarowych.
Sie
ć
ci
ą
gów jest podstaw
ą
do zdj
ę
cia dla wi
ę
kszych
obszarów.
32
X B c – odległo
ść
mi
ę
dzy punktami A i B.
ω
ω
ω
ω
AB
– azymut (k
ą
t kierunkowy) prostej AB.
c
ω
AB
∆
x
x2
A
x1
Y
y1
∆
y
y2
Korzystaj
ą
c z trygonometrii mamy:
a/ sin
ω
ω
ω
ω
AB
=
∆
y/ c, czyli
∆
y= c sin
ω
ω
ω
ω
AB
,
b/ cos
ω
ω
ω
ω
AB
=
∆
x/ c, czyli
∆
x = c cos
ω
ω
ω
ω
AB
.
3/ Wyznaczy
ć
współrz
ę
dne punktów poligonowych na mapie.
Po dokonaniu pomiarów otrzymujemy współrz
ę
dne punktów poligonowych
nanoszonych na map
ę
z naniesion
ą
siatk
ą
współrz
ę
dnych – linii
równoległych do osi X i Y
Mapy wykre
ś
la si
ę
na arkuszach (sekcjach), o wymiarach okre
ś
lonych w
instrukcjach.
Mapy kopalniane sporz
ą
dza si
ę
zwykle w kilku sekcjach o wymiarach
siatki 500x800mm. Wymiary oczek siatki w skali:
1:2000 to 5x5cm,
1: 500 i 1:1000 to 10x10cm.
Współrz
ę
dne punktów poligonowych na mapie wyznaczamy nast
ę
puj
ą
co:
- odczytujemy skal
ę
mapy,
- odczytujemy współrz
ę
dn
ą
x i y, k
ą
t kierunkowy.
33
4/ Umie
ć
wytycza
ć
i oblicza
ć
długo
ś
ci odcinków linii prowadzonych przez
przeszkody terenowe.
4.1/ Mi
ę
dzy punkami A i B jest przeszkoda.
Rzut pionowy. C'
Rzut poziomy.
D'
C
D C'' D''
A
B
A C D B
Tyczenie prostej – gdy A i B s
ą
niewidoczne to trzeba co najmniej dwa punkty
po
ś
rednie C' i D' w przybli
ż
eniu linii AB, ALE tak aby stoj
ą
c
za tyczk
ą
C' widzie
ć
tyczki D' i B oraz stoj
ą
c za tyczk
ą
D'
widzie
ć
tyczki C' i A.
Mierniczy stoj
ą
c za tyczk
ą
C' przesuwa tyczk
ę
D'
pomocnika tak, a
ż
znajdzie si
ę
ona w płaszczy
ź
nie C' B.
Pomocnik tyczki D' naprowadza tyczk
ę
C' do punktu C''
na linii D' A.
Nast
ę
pnie obserwator C'' patrz
ą
c na B naprowadza tyczk
ę
D' do punktu D'' .
Czynno
ś
ci te powtarza si
ę
tak długo, a
ż
tyczki znajd
ą
si
ę
na linii A B.
4.2/ Gdy na linii AB znajdzie si
ę
dom….
B
D
F
Y
B
Y
D
α
Y
F
A
F' D' B'
C
X
F
X
D
X
B
Gdy na prostej AB znajduje si
ę
przeszkoda (np. dom) to aby wyznaczy
ć
prost
ą
AB wytyczamy lini
ę
pomocnicz
ą
AC. Na prostej AC „w
ę
gielnic
ą
„ wyznaczamy
punkt B' le
żą
cy na prostej prostopadłej z punktu B do prostej AC.
Wyznaczamy dowolny punkt D'. Mierzymy odległo
ś
ci: X
B
X
D
Y
B .
Punkt D okre
ś
la si
ę
odmierzaj
ą
c na prostopadłej w punkcie D' odległo
ść
Y
D
34
obliczon
ą
na podstawie twierdzenia Talesa lub funkcji trygonometrycznych k
ą
ta
ostrego – w tym przypadku tg lub ctg.
Wzór na podstawie twierdzenia Talesa: X
B
/ Y
B
= X
D
/ Y
D .
St
ą
d: Y
D
= X
D
Y
B
/ X
B
Na podstawie funkcji tanges:
tg
α
= Y
D
/ X
D
= Y
B
/ X
B
.
czyli: Y
D
/ X
D
= Y
B
/ X
B
. St
ą
d: Y
D
= X
D
Y
B
/ X
B
.
Podobnie wyznaczamy inne punkty.
5/ Umie
ć
przygotowa
ć
teodolit do pomiaru.
WARUNKI JAKIE MUSI SPEŁNIA
Ć
TEODOLIT.
a/ o
ś
główna powinna by
ć
prostopadła do osi libelli alidady
– o
ś
główna musi by
ć
pionowa;
b/ o
ś
obrotu lunety musi by
ć
prostopadła do osi głównej
- o
ś
lunety musi by
ć
pozioma;
c/ o
ś
celowa musi by
ć
prostopadła do osi obrotu lunety;
d/ o
ś
obrotu alidady musi by
ć
w
ś
rodku (centrycznie) do
ś
rodka limbusu;
e/ dokładny podział limbusu i noniuszów;
f/ centryczna o
ś
celowa lunety.
USTAWIENIE TEODOLITU.
Głowica statywu
płytka oporowa
Spr
ęż
yna
ś
ruby
Nakr
ę
tka wewn
ę
trzna
Ś
ruba centralna
Nakr
ę
tka zewn
ę
trzna
Hak do pionu
Przed pomiarem teodolit trzeba: spoziomowa
ć
i scentrowa
ć
teodolit.
35
Poziomowanie:
- za pomoc
ą
ś
rub nastawczych libell
ę
alidady ustawia si
ę
równolegle
(tzw. górowanie ba
ń
ki),
- pó
ź
niej obraca si
ę
alidad
ę
z libell
ą
o k
ą
t 90 stopni,
- przy pomocy trzeciej
ś
ruby doprowadza si
ę
ba
ń
k
ę
do „górowania”,
Po spoziomowaniu ba
ń
ka libelli przy obrocie alidady nie mo
ż
e si
ę
wychyla
ć
.
Centrowanie:
a/ nad punktem:
- statyw musi by
ć
ustawiony tak aby
ś
rodek głowicy był nad punktem,
(warunek – głowica musi by
ć
spoziomowana),
- zapina si
ę
teodolit mocuj
ą
c go
ś
rub
ą
centraln
ą
,
- na haczyk
ś
ruby zapina si
ę
pion,
- przesuwa si
ę
instrument po głowicy dot
ą
d a
ż
pion znajdzie si
ę
dokładnie nad punktem,
- nakr
ę
tk
ą
wewn
ę
trzn
ą
dociska si
ę
spr
ęż
yn
ę
ś
ruby centralnej stabilizuj
ą
c
poło
ż
enie teodolitu,
b/ pod punktem:
- opuszcza si
ę
pion z punktu tak aby był on w
ś
rodku głowicy
( spoziomowanej),
- zakr
ę
camy
ś
ruby statywu i ustawiamy teodolit,
- przykr
ę
camy go nakr
ę
tk
ą
zewn
ę
trzn
ą
ś
ruby centralnej,
- poziomujemy lunet
ę
,
- teraz przesuwamy na głowicy instrument, a
ż
ostrze pionu znajdzie si
ę
nad znaczkiem umieszczonym na lunecie.
Pami
ę
ta
ć
, aby p
ę
cherzyk libelli limbusu zajmował
ś
rodkowe poło
ż
enie.
6/ Zna
ć
zasady obliczania k
ą
tów kierunkowych i współrz
ę
dnych punktów
poligonowych.
OMÓWIONE POWYśEJ.
14. POMIARY NIWELACYJNE I SYTUACYJNO WYSOKOSCIOWE.
WYMAGANIA PODSTAWOWE
36
1/ Omówi
ć
cele i rodzaje pomiarów wysoko
ś
ciowych .
Aby okre
ś
li
ć
wła
ś
ciwe poło
ż
enie punktów trzeba:
- okre
ś
li
ć
ich poło
ż
enie na płaszczy
ź
nie,
- tak
ż
e okre
ś
li
ć
ich wysoko
ść
nad poziomem morza.
Zasada obliczania wysoko
ś
ci.
B
H
B
= H
A
+ H
AB
h
AB
A
h
B
h
A
- poziom morza.
Rozró
ż
niamy nast
ę
puj
ą
ce rodzaje pomiarów wysoko
ś
ciowych:
a/ niwelacja trygonometryczna,
b/ niwelacja geometryczna,
c/ niwelacja barometryczna.
Ad.1.a/ niwelacja trygonometryczna.
B
l
h
α
A
l'
Metod
ę
t
ę
stosuje si
ę
dla punktów znacznie oddalonych od siebie i o du
ż
ej
ró
ż
nicy wysoko
ś
ci.
Mierzy my długo
ść
odcinka l (AB) lub odległo
ść
poziom
ą
l' oraz k
ą
t nachylenia
prostej l (AB). H wyznaczamy z równania:
1. sin
α
= h/ l lub 2. tg
α
= h/ l' ,
St
ą
d: h = l sin
α
lub h = l' tg
α
,
Czyli: h = l sin
α
= l' tg
α
.
37
Ad.1.b/ niwelacja geometryczna.
Stosuje si
ę
j
ą
przy małych ró
ż
nicach wysoko
ś
ci punktów.
Jest to pomiar bezpo
ś
redni odległo
ś
ci punktów od A i B od dowolnej
płaszczyzny lub linii poziomej.
Niwelacj
ę
geometryczn
ą
wykonuje si
ę
przy pomocy niwelatorów.
Zasada: poziom (linia pozioma) np. poziom zr
ę
bu.
h
B
h
A
h = h
A
– h
B
A
h = h
A
– h
B
Ad.1.c/ niwelacja barometryczna.
Korzystamy z ró
ż
nicy ci
ś
nie
ń
, tj.
Wykonujemy jednocze
ś
nie pomiary ci
ś
nienia nad punkami A i B barometrem.
Ci
ś
nienie powietrza zmniejsza si
ę
na wy
ż
szych wysoko
ś
ciach.
Spadek ci
ś
nienia o 1mm to około 11m ró
ż
nicy wysoko
ś
ci punktów A i B.
2/ Scharakteryzowa
ć
i opisa
ć
budow
ę
niwelatorów i łat niwelacyjnych.
2.1/ Budowa niwelatorów.
Niwelator składa si
ę
z: spodarki, alidady, lunety i libelli rurkowej.
Spodarka – trójramienna podstawa ze
ś
rubami nastawczymi i czopem,
w którym obraca si
ę
alidada,
Alidada - składa si
ę
z tulei i urz
ą
dzenia do zamocowania lunety,
Luneta - mo
ż
e by
ć
przymocowana bezpo
ś
rednio do alidady lub spoczywa
na d
ź
wigarkach.
Wysoko
ść
jednego d
ź
wigarka zmienia si
ę
ś
rub
ą
elewacyjn
ą
,
czyli o
ś
lunety mo
ż
e przesuwa
ć
si
ę
w pionie.
Libella pudełkowa – słu
ż
y do przybli
ż
onego poziomowania przyrz
ą
du,
umieszczona jest na alidadzie lub na spodarce.
Libella rurkowa – zł
ą
czona jest z lunet
ą
. Słu
ż
y do dokładnego ustawienia osi
celowej lunety w płaszczy
ź
nie poziomej.
Niwelatory u
ż
ywane w górnictwie s
ą
nast
ę
puj
ą
ce:
- z libell
ą
poł
ą
czon
ą
na stałe z lunet
ą
, która sztywno jest poł
ą
czona z alidad
ą
,
- niwelatory ze
ś
rub
ą
elewacyjn
ą
(mo
ż
na przesuwa
ć
w pionie osi lunety),
- z lunet
ą
obracaln
ą
wraz z libell
ą
dookoła osi geometrycznej lunety.
38
Schemat osiowy niwelatora z lunet
ą
stał
ą
i ze
ś
rub
ą
elewacyjn
ą
.
1 – spodarka
2 – alidada
3 – luneta geodezyjna
4 – libella niwelacyjna
5 – libella okr
ą
gła
6 – pozioma o
ś
obrotu zespołu luneta-libella niwelacyjna
7 –
ś
ruba elewacyjna
cc – o
ś
celowa lunety
vv – pionowa o
ś
główna instrumentu (o
ś
obrotu alidady)
ll – o
ś
libelli niwelacyjnej
pg – płaszczyzna główna libelli okr
ą
głej
39
Najwa
ż
niejsza to luneta.
Budowa: dwie soczewki, obiektyw, okular.
Soczewki – rodzaje - obustronnie wypukłe:
- płasko wypukłe, wkl
ę
sło wypukłe, obustronnie wkl
ę
słe, płasko wkl
ę
słe,
wypukło wkl
ę
słe.
Do dokładnych pomiarów w kopalni u
ż
ywa si
ę
niwelatorów z 20 ÷ 30 krotnym
powi
ę
kszeniem lunety.
Niwelator ustawiamy na statywie i mocujemy go. Nast
ę
pnie poziomujemy.
Poziomowanie:
- obraca si
ę
instrument z libell
ą
do poło
ż
enia równoległego do 2- ch
ś
rub
nastawczych,
-
ś
rubami doprowadza si
ę
p
ę
cherzyk libelli do górowania,
- obracamy lunet
ę
o k
ą
t 90
o
i trzeci
ą
ś
rub
ą
poziomujemy libell
ę
,
- w obu poło
ż
eniach ba
ń
ka musi zaj
ąć
poło
ż
enie
ś
rodkowe,
- po spoziomowaniu dokr
ę
ca si
ę
nakr
ę
tk
ę
dociskaj
ą
c
ą
spr
ęż
yn
ę
.
S
ą
te
ż
niwelatory ustawiane na ramieniu – przy pomocy przegubu (górnicze).
2.2/ Łaty niwelacyjne – to podziałki słu
żą
ce do wyznaczania ró
ż
nic wysoko
ś
ci.
Na powierzchni u
ż
ywa si
ę
łat drewnianych 3, 4, 5m oraz 3m inwarowych.
Łaty górnicze maj
ą
długo
ść
1,2 do 1,6m i s
ą
drewniane lub z tworzywa.
Maj
ą
podział na centymetry – pola podziału s
ą
pomalowane na przemian na
czarny i czerwony kolor.
Podział jest opisany w odst
ę
pach decymetrowych cyframi odwróconymi,
bo luneta daje obraz odwrócony.
Milimetry si
ę
szacuje.
Przy pomiarze łaty ustawia si
ę
na podstawkach – „
ż
abkach”.
Rodzaje łat: stała długo
ść
, wysuwne, podwieszane na haczyku w łacie.
3/ Wymieni
ć
rodzaje ci
ą
gów niwelacyjnych.
Punkty o okre
ś
lonej wysoko
ś
ci za pomoc
ą
niwelacji to punkty niwelacyjne
(wysoko
ś
ciowe). Nawi
ą
zuje si
ę
je do punktów pa
ń
stwowych (tzw. punktów
niwelacji
ś
cisłej). Punkty, które maj
ą
słu
ż
y
ć
nam dłu
ż
ej stabilizuje si
ę
- s
ą
to repery. S
ą
to stalowe trzpienie osadzane w betonie.
Ci
ą
gi niwelacyjne:
a/ ze
ś
rodka – polega na pomiarze nachylenia odcinka w
ś
rodku:
P
B
W h
A
d
d
40
Jest stosowana do okre
ś
lenia ró
ż
nicy wysoko
ś
ci dwóch punktów A i B.
Wykonuje pomiary: wstecz i przód. H oblicza si
ę
ze wzoru:
h = w – p
Przy wi
ę
kszych odległo
ś
ciach i niemo
ż
liwo
ś
ci pomiaru punku ko
ń
cowego
dzielimy odcinek kilka odcinków dokonuj
ą
c pomiary podobnie.
B
A
- poziom punktu A
- poziom morza
W zale
ż
no
ś
ci od tego czy punkt pocz
ą
tkowy obierzemy A czy B to teren: mo
ż
e
by
ć
po wzniosie lub po upadzie.
4/ Zna
ć
zasady sporz
ą
dzania profili podłu
ż
nych i poprzecznych oraz map
warstwicowych.
5/ Wymieni
ć
zastosowanie kompasu górniczego i geologicznego do
pomiarów w kopalni.
6/ Omówi
ć
mo
ż
liwo
ś
ci zdj
ę
cia warstw geologicznych przy u
ż
yciu kompasu
górniczego.
7/ Umie
ć
zinterpretowa
ć
wykres łupno
ś
ci skał.
WYMAGANIA PONADPODSTAWOWE
1/ Umie
ć
przygotowa
ć
niwelator do pomiaru.
2/ Na wybranych przykładach wyja
ś
ni
ć
niwelacj
ę
w kopalni.
3/ Przedstawi
ć
sposób pomiaru gł
ę
boko
ś
ci szybu.
4/ Umie
ć
wykona
ć
projekt profilu podłu
ż
nego i poprzecznego sp
ą
gu
chodnika.
5/ Zna
ć
sposób wypełniania dziennika niwelacji.
6/ Obja
ś
ni
ć
sposoby pomiarów elementów geologicznych z odsłoni
ę
tych
41
warstw w wyrobiskach górniczych./grubo
ść
, nachylenie, rozci
ą
gło
ść
/.
7/ Zna
ć
sposób graficznego wyznaczania elementów uskoku.
8/ Umie
ć
wykona
ć
wykres łupnosci skał.
15. OBLICZANIA POWIERZCHNI I ORIENTACJA KOPALN.
WYMAGANIA PODSTAWOWE
1/ Wymieni
ć
sposoby pomiarów powierzchni.
2/ Obja
ś
ni
ć
stosowane metody obliczania powierzchni z pomiarów
wykonanych w terenie i na mapie.
3/ Budowa i zasada obliczania powierzchni planimetrem biegunowym.
4/ Omówi
ć
cele pomiarów orientacyjnych w kopalni i wymieni
ć
stosowane
metody.
WYMAGANIA PONADPODSTAWOWE
1/ Obja
ś
ni
ć
zasad
ę
obliczania powierzchni ze współrz
ę
dnych.
2/ Scharakteryzowa
ć
mechaniczny sposób przeniesienia kierunku
i współrz
ę
dnych z powierzchni do kopalni.
3/ Zna
ć
optyczne metody pomiarów orientacyjnych.
16. WYZNACZANIE KIERUNKÓW, TYCZENIE ŁUKÓW I POMIARY GEODEZYJNE
ROBÓT PRZEBITKOWYCH.
WYMAGANIA PODSTAWOWE
1/ Scharakteryzowa
ć
kierunki pionowe i poziome wyrobisk.
2/ Wymieni
ć
czynno
ś
ci w biurze geodezyjnym i w kopalni w celu nadania
kierunków i spadków dla wyrobisk za pomoc
ą
teodolitu.
3/ Wymieni
ć
rodzaje robót przebitkowych w kopalni.
Rodzaje przebitek: pionowe, poziome, przebicie pochylni.
PIONOWA – zadaniem jest aby współrz
ę
dne x,y
Szyb I
Szyb II
punktów M i P (osi szybu) musz
ą
by
ć
identyczne
Dokładno
ść
zbicia zale
ż
y od prawidłowego P
wyznaczenia współrz
ę
dnych x i y
punktu M.
M
POZIOMA – aby poł
ą
czy
ć
na zbicie przekopy (przecznice) ustalamy
współrz
ę
dne punktów A i B le
żą
cych na osi wyrobiska oraz
wyznaczy
ć
kierunek prostej AB.
NALE
ś
Y wykona
ć
:
1/ pomiary (poligonowe lub trygonometryczne) na powierzchni,
42
okre
ś
laj
ą
c x,y punktów zawieszenia pionów w szybach,
2/ pomiary orientacyjne w obu szybach,
3/ poligonizacj
ę
w kopalni dla okre
ś
lenia współrz
ę
dnych punktów A i B,
4/ pomiar gł
ę
boko
ś
ci szybów,
5/ niwelacj
ę
w kopalni aby okre
ś
li
ć
wysoko
ść
punktów A i B.
Po tych pomiarach nadaje si
ę
kierunki dla obu odcinków i wyznacza nachylenie.
- szyb I
- szyb II
- przecznica
A
B
Pn Pn
ω
AB
I II
Prowadzenie na zbicie chodnika w pokładzie:
Je
ż
eli punkty A i B poł
ą
czymy przez inne wyrobiska ci
ą
giem poligonowym to nie
trzeba robi
ć
pomiarów orientacyjnych.
Wówczas:
1/ wyznaczamy punkty A i B na wysoko
ś
ci projektowanego poziomu pomiarami
niwelacyjnymi,
2/ okre
ś
lamy współrz
ę
dne punktu A i B przez nawi
ą
zanie ich do sieci
poligonowej,
3/ okre
ś
lamy azymuty prostej ł
ą
cz
ą
cej punkty A i B,
WYMAGANIA PONADPODSTAWOWE
1/ Okre
ś
li
ć
zasady projektowania łuków w kopalni.
ŁUKI – aby prowadzi
ć
transport kołowy w kopalni (materiału, urobku, ludzi)
przy zmianach kierunku wyrobiska prowadzi si
ę
po łuku stosuj
ą
c łuki
(o jednym promieniu) – kołowe.
Torowiska te musz
ą
mie
ć
odpowiedni
ą
krzywizn
ę
.
43
W
α
A
B
r r
90st
90st
180 -
α
O
A, B – punkty główne (pocz
ą
tkowy i ko
ń
cowy),
W – wierzchołek łuku,
OW = r/sin(
α
/2),
AW = r ctg(
α
/2).
Gdy łukiem o promieniu “r” nie da si
ę
przej
ść
od stycznej do stycznej, np. dla
łuku jak poni
ż
ej:
to stosuje si
ę
tzw. łuki koszowe – składaj
ą
ce si
ę
kilku łuków o ró
ż
nych
promieniach: r1, r2, r3…..
2/ Umie
ć
wykona
ć
projekt łuku kołowego w chodniku.
Projekt łuku:
- szkic w skali 1:100, 1:200,
- dzielimy łuk mi
ę
dzy punktem pocz
ą
tkowym i ko
ń
cowym na równe cz
ęś
ci,
- ł
ą
cz
ą
c punkty otrzymujemy poligon (wielobok)
wewn
ą
trz wyrobiska kołowego,
- z długo
ś
ci ci
ę
ciw oraz promienia krzywizny
oblicza si
ę
k
ą
ty załamania poligonu,
- k
ą
t
ś
rodkowy
β
oblicza si
ę
ze wzoru: r k
ą
t
β
sin(
β
/2) = S/(2r),
K
ą
t załamania poligonu wynosi (180 – (
β
/2).
polgon
A
S B
3/ Umie
ć
omówi
ć
rodzaje prac geodezyjnych przy prowadzeniu robót
przebitkowych
.
17. MAPY GÓRNICZE.
44
WYMAGANIA PODSTAWOWE
1/ Omówi
ć
znaczenie map górniczych dla racjonalnej gospodarki zło
ż
em.
2/ Zna
ć
podział map górniczych ich tematyk
ę
i charakterystyk
ę
.
3/ Obja
ś
ni
ć
proces tworzenia map górniczych i sposoby ich reprodukcji.
4/ Omówi
ć
metody powi
ę
kszania i pomniejszania map górniczych.
5/ Zna
ć
zasady przechowywania i ochrony map.
WYMAGANIA PONADPODSTAWOWE
1/ Umie
ć
rozpoznawa
ć
znaki umowne na mapach górniczych i czyta
ć
ich
tre
ś
ci.
2/ Zna
ć
przepisy dotyczace sporz
ą
dzania i uzupełniania map zgodnie z
obowi
ą
zuj
ą
cymi normami.
3/ Zna
ć
normy dotyczace doboru skali dla ró
ż
nych map.
4/ Umie
ć
zinterpretowa
ć
struktur
ę
przestrzenn
ą
kopalni na podstawie mapy
górniczej.
5/ Omówi
ć
nowe kierunki w sposobie opracowania i kartowania map
.
18. POMIARY WPŁYWÓW EKSPLOATACJI PODZIEMNEJ NA GÓROTWÓR I
POWIERZCHNIE, ZASADY WYZNACZANIA FILARÓW POMIARY ZWAŁÓW.
WYMAGANIA PODSTAWOWE
1/ Scharakteryzowa
ć
ogólnie wpływy eksploatacji górniczej na górotwór
i powierzchni
ę
.
2/ Zna
ć
sposoby ustalania wielko
ś
ci wpływów i stopnia uszkodze
ń
obiektów.
3/ Scharakteryzowa
ć
sposoby zabezpieczania obiektów przed skutkami
eksploatacji górniczej.
- wyznaczanie filarów ochronnych,
- wybieranie z podsadzk
ą
such
ą
+ doszczelnienie np. pyłami dymnicowymi
z cementem - bez zer podsadzkowych,
- stosowanie podsadzki hydraulicznej w pod wa
ż
nymi obiektami,
- stosowanie współczesnych technologii budowania obiektów.
45
4/ Zna
ć
zasady wyznaczania filarów ochronnych i oporowych.
Filar ochronny – chroni obiekty na powierzchni,
Filar oporowy - chroni wyrobiska górnicze.
4.1/ Filar ochronny – wyznacza si
ę
przy pomocy k
ą
ta wpływów
ψ
w zale
ż
no
ś
ci od wa
ż
no
ś
ci kategorii obiektu.
Kategoria K
ą
t wpływów
I
ψ
= 54 stopni
II
ψ
= 58 stopni
III
ψ
= 62 stopni
IV
ψ
= 66 stopni
Przy pokładach nachylonych do 10 stopni.
Do gł
ę
boko
ś
ci 180m wyznacza si
ę
pas ochronny wokół obiektu o szeroko
ś
ci
30m.
Przy pokładach zalegaj
ą
cych poni
ż
ej 180m filar wykre
ś
la si
ę
od granic obiektu.
Przy pokładach nachylonych powy
ż
ej 10 stopni.
Wyznacza si
ę
filar tak jak dla pokładów do 10 stopni a pó
ź
niej przesuwa si
ę
w
kierunku wzniosu pokładu:
P = H – tg(k
α
)
Gdzie:
H – mi
ąż
szo
ść
(grubo
ść
) pokładu,
k = 0,7 współczynnik ,
α
- k
ą
t nachylenia pokładu.
4.2/ Filar oporowy.
Szeroko
ść
filara wyznacza si
ę
ze wzoru:
S =2S
1
+ 2a , gdzie S
1
= H( 2,5 + 0,6g ) / f
H – gł
ę
boko
ść
wybierania,
f – współczynnik urabialno
ś
ci,
g – grubo
ść
pokładu,
2a – szeroko
ść
chronionego wyrobiska.
46
5/ Umie
ć
obliczy
ć
obj
ę
to
ś
ci zwałów metoda podziału na figury
geometryczne.
Metoda ta polega na podziale zwału na figury geometryczne:
- gdy zwał ma kształt ostrosłupa
ś
ci
ę
tego równolegle do podstawy liczymy
nast
ę
puj
ą
co:
V = h (b +B + b B )/ 3
b
h – wysoko
ść
zwału,
b, B – powierzchnie podstaw.
Pomiary powierzchni b i B wykonujemy planimetrem.
B
- inny sposób to podział zwału na pi
ęć
cz
ęś
ci
(stosujemy go gdy s
ą
bardzo wydłu
ż
one skarpy boczne C1 i C2).
Bryłę A – liczymy jak graniastosłup.
Skarpy boczne B1 i B2 jak
graniastosłupy o podstawie trójkąta.
B1
Skarpy czołowe C1 i C2 jak ostrosłupy.
A
h - stale
C1 C2
B2
- mo
ż
emy te
ż
stosowa
ć
metod
ę
przekrojów o poziomych równych
odległo
ś
ciach.
L
L
L
L
L
47
WYMAGANIA PONADPODSTAWOWE
1/ Umie
ć
scharakteryzowa
ć
geodezyjne metody pomiaru deformacji oraz
sposoby ustalania kryteriów stopnia zagro
ż
enia powierzchni.
Pomiary te przeprowadza si
ę
na powierzchni i na dole:
a/ na powierzchni :
- ustala si
ę
sie
ć
trwałych punktów rozmieszczonych poza wpływami,
- przeprowadza si
ę
na nich okresowe pomiary,
- przemieszczanie w pionie mierzy si
ę
niwelacj
ą
geometryczn
ą
,
- przemieszczanie w poziomie mierzymy przez pomiar odległo
ś
ci punktów,
- za pomoc
ą
pomiarów k
ą
tów okre
ś
lamy przestrzenne przesuni
ę
cie
punktów pomiarowych,
b/ na dole pomiary si
ę
nie ró
ż
ni
ą
.
Punkty pomiarowe zakłada si
ę
w sp
ą
gu lub stropie wyrobisk.
2/ Wykona
ć
i zinterpretowa
ć
szkic niecki osiadania.
Wielko
ść
osiadania zale
ż
y od grubo
ś
ci pokładu, gł
ę
boko
ś
ci wydobycia i rodzaju
skał nadkładu, k
ą
ta nachylenia.
przed eksploatacj
ą
obni
ż
enie
obni
ż
enie
zawalisko
grubo
ść
pokładu
.
pokład
Przestrze
ń
wybrana
pokład
48
Niecka osiadania przy małych gł
ę
boko
ś
ciach wybierania.
rozrywanie
ś
ciskanie
ś
ciskanie rozrywanie
K
ą
t wpływów
pokład
Przestrze
ń
wybrana
pokład
3/ Umie
ć
obliczy
ć
wska
ź
niki odkształce
ń
powierzchni i klasyfikowa
ć
obiekty
w zale
ż
no
ś
ci od wa
ż
no
ś
ci i wra
ż
liwo
ś
ci na odkształcenia.
Dopuszczalne odkształcenia powierzchni oblicza si
ę
ze wzoru:
ε
= 1500W
max
/ H
Gdzie:
ε
– dopuszczane odkształcenia powierzchni,
H – gł
ę
boko
ść
eksploatacji,
W
max
= a g – maksymalne obni
ż
enie powierzchni, gdzie:
g – grubo
ść
pokładu,
a – współczynnik osiadania (zale
ż
y od sposobu prowadzenia stropu).
Warto
ść
współczynnika a
Zawał stropu Podsadzka sucha Podsadzka hydrauliczna
a = 0,7
a = 0,5
a = 0,02 ÷ 0,03
49
Dopuszczalne odkształcenia poziome w zale
ż
no
ś
ci od rodzajów obiektów
Kategoria
ochrony.
Dopuszczalne
odkształcenie
poziome.
Rodzaj obiektów
I
ε
≤
1,5mm
Główne gazoci
ą
gi, zbiorniki wodne, wa
ż
ne obiekty
przemysłowe, zabytki.
II
ε
≤
3mm
Piece hutnicze, koksownie, maszyny wyci
ą
gowe,
suwnice, obiekty publiczne, rzeki, zbiorniki wodne,
główne szlaki kolejowe, główna sie
ć
wodoci
ą
gów.
III
ε
≤
6mm
Drogi, szlaki kolejowe, kominy wysokie, ko
ś
cioły,
lotniska, ruroci
ą
gi, mniej podatne obiekty
przemysłowe.
IV
ε
≤
9mm
Stadiony, budynki do 10m, mniej wa
ż
ne obiekty.
4/ Umie
ć
obliczy
ć
obj
ę
to
ść
zwałów metoda izolinii.
Metod
ę
izolinii stosuje si
ę
do obliczania obj
ę
to
ś
ci du
ż
ych zwałów o łagodnie
nachylonych zboczach. Podstaw
ą
obliczenia jest mapa izolinii grubo
ś
ci
zwału, wykre
ś
lona na podstawie pomiarów sytuacyjno wysoko
ś
ciowych.
Metoda polega na podzieleniu sto
ż
ka na cz
ęś
ci o równej grubo
ś
ci np. co 1m.
Czyli rozcinamy zwał płaszczyznami poziomymi o grubo
ś
ci ustalonej.
Płaszczyzny te musz
ą
tworzy
ć
warstwice – punkty jednakowej wysoko
ś
ci.
3m
h3
2m
h2
1m
A
A
h1
0m
f2
f1
fo
50
Na postawie rz
ę
dnych podło
ż
a i powierzchni lub przekrojach zwału okre
ś
la si
ę
jego grubo
ść
w poszczególnych punktach.
Nast
ę
pnie kre
ś
limy izolinie grubo
ś
ci zwału.
Przybli
ż
on
ą
obj
ę
to
ść
segmentów liczymy ze wzoru na powierzchni
ę
trapezu.
Np. segmentu V1 = [(fo +f1)/2] h1,
Czyli w naszym przypadku całkowita obj
ę
to
ść
zwału to:
Vc = V1+ V2+ V3 = [(fo +f1)/2] h1+ [(f1 +f2)/2] h1+ [(f2 +f3)/2] h1,
Skoro: h1= h2= h3= h to:
Vc = h (fo/2 + f1+ f2 + f3/2).
Maj
ą
c obj
ę
to
ść
oraz z pobranych próbek ci
ęż
ar obj
ę
to
ś
ciowy lub nasypowy
γγγγ
wyra
ż
any w [t/m
3
] mo
ż
emy obliczy
ć
ci
ęż
ar ilo
ść
w
ę
gla na zwałach ze wzoru:
Q = V
γ
[t].
Podziałka.