Измерение превышений нивелиром Н3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа

На тему: «Измерение превышений нивелиром Н3»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            План.

1.Поле зрения зрительной  трубы.

2. Устройство нивелира  Н3.

3.Рабочее положение.

4. Поверки и юстировка.

5. Геометрическое нивелирование.

6. Журнал технического  нивелирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нивелир – геодезический прибор, предназначенный для определения разности высот двух точек местности (превышений) посредством горизонтального визирного луча.

По точности (согласно ГОСТ 10528-76 «Нивелиры. Общие технические условия») оптические нивелиры делятся на три группы: высокоточные – Н-0,5, точные – Н-3 и технические – Н-10.

По способу приведения визирного луча горизонтальное положение различают нивелиры с уровнем и с компенсатором.

По конструктивным особенностям нивелиры выпускают с лимбом для измерения горизонтальных углов и без него.

Шифр, обозначающий тип прибора, состоит из буквы Н- нивелир и стоящих перед ней и после нее цифр и букв. Цифра перед буквой Н обозначает номер модели, цифры после нее обозначают среднюю квадратическую ошибку измерения превышения на 1 км двойного нивелирного хода в миллиметрах, а буквы, стоящие после цифр указывают на наличие компенсатора и лимба; у лазерных нивелиров ставятся буквы НЛ. Например, шифр нивелира 3Н2КЛ означает – третья модель нивелира точности 2 мм на 1 км двойного хода с компенсатором и лимбом; шифр Н-0,5 означает нивелир с уровнем точности 0,5 мм на 1 км хода.

Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3 при положениях пузырька цилиндрического уровня вне нуль-пункта (а,б) и в нуль-пункте (в)

                   а)                                      б)                                            в)

Нивелир Н-3  относится к точным нивелирам, увеличение зрительной трубы – 31,5х, наименьшее расстояние визирования – 1 м, цена деления уровней: круглого - 10', контактного цилиндрического - 15''. Прибор предназначен для нивелирования III и IV классов, а также для инженерно-геодезических работ при изысканиях и в строительстве.

Точный нивелир Н-3:

а – вид со стороны круглого уровня; б – вид со стороны цилиндрического уровня; в – вид со стороны окуляра зрительной трубы без предохранительного колпачка: 1 – подъемные винты; 2 – элевационный винт; 3 – круглый уровень; 4 – кремальера; 5 – корпус зрительной трубы; 6 – наводящий винт; 7 – трегер; 8 – закрепительный винт; 9 – объектив; 10 – окуляр с диоптрийным кольцом; 11 – контактный цилиндрический уровень; 12 – юстировочные винты цилиндрического уровня; 13 – крышка; 14 – сетка нитей; 15 – металлическая пластина; 16 – крепежные винты сетки нитей.

 

 

 Комментарии:

• Круглый уровень служит для приближенной установки оси вращения прибора в отвесное положение подъемными винтами;
• Цилиндрический уровень нивелира Н-3 контактный, положению пузырька уровня в нульпункте соответствует оптический контакт изображений концов его половинок;
• Нульпунктом  называют среднюю точку шкалы цилиндрического уровня. При наклоне нивелира изображения концов пузырька расходятся. После приведения пузырька круглого уровня в нульпункте – центр концентрических колец – в поле зрения трубы появляется изображение концов половинок пузырька цилиндрического уровня, совмещение которых достигается вращением элевационного винта. Благодаря тому, что шаг элевационного винта мал, выведение им пузырька уровня в нульпункт происходит плавно и точно. Если визирная  ось параллельно оси цилиндрического уровня, то после совмещения концов пузырька уровня визирная ось устанавливается в горизонтальное положение. Это выполняется непосредственно перед взятием отсчета по рейке;
• Осью цилиндрического уровня называют мнимую линию, касательную к дуге продольного сечения внутренней сферической поверхности ампулы уровня в нульпункте;
• Осью круглого уровня называют нормаль к внутренней сферической поверхности ампулы в нульпункте. Когда пузырек круглого уровня находится в нульпункте, ось его занимает отвесное положение;
• Наблюдателем называют специалиста, выполняющего измерения с помощью зрительной трубы прибора.

 

3. Приведение нивелира  в рабочее положение.

Для установки нивелира в рабочее положение его закрепляют на штативе становым винтом и вращением сначала двух,  а затем третьего подъемных винтов приводят пузырек круглого уровня на середину.  Отклонение пузырька от середины допускается в пределах второй окружности.  В этом случае диапазон работы элевационного винта позволит установить пузырек цилиндрического уровня в нульпункт и установить визирную ось  зрительной трубы  в  горизонтальное положение при соблюдении главного условия (для нивелира с цилиндрическим уровнем UU1 WW1). Приближенное наведение на нивелирную рейку выполняют с помощью мушки, расположенной сверху зрительной трубы. Более точное наведение осуществляют вращением наводящего винта зрительной трубы, которую перед отсчетом по рейке предварительно устанавливают по глазу (вращением окуляра)  и  по  предмету (вращением кремальеры) для четкого совместного изображения сетки нитей и делений на нивелирной рейке. Перед отсчетом по средней нити тщательно  совмещают концы пузырька цилиндрического уровня в поле зрения трубы, медленно вращая элевационный винт.  

 

 

 

4. Поверки и  юстировка нивелира.

1.     Ось круглого уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.     

Вращая подъемные винты, приводят пузырек круглого уровня в нульпункт, а затем поворачивают верхнюю часть нивелира на 180°. Условие считается выполненным, если пузырек уровня остался в нульпункте. В противном случае выполняют юстировку следующим образом: исправительными винтами уровня перемещают пузырек на половину отклонения и подъемными винтами окончательно приводят его в нульпункт. Для контроля поверку повторяют. Эту поверку выполняют ежедневно перед началом работ. 

2.     Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира, а вертикальная – ей параллельна.   

  Взаимная перпендикулярность нитей сетки обеспечивается заводом – изготовителем. Поверку выполняют после исправления круглого уровня и приведения прибора в рабочее положение, которое заключается в приведении оси вращения в отвесное положение с помощью круглого уровня и установки сетки нитей на резкость «по глазу» вращением окулярного (диоптрийного) кольца. На расстоянии 20-25 м от нивелира подвешивают отвес, наводят на него трубу и фокусируют его изображение вращением фокусирующего винта – кремальеры, добиваясь четкого изображения наблюдаемого предмета (отвеса). Совмещают один из концов вертикальной нити сетки с нитью отвесом наводящим винтом. Если другой конец нити сетки отклоняется от нити отвеса меньше, чем на двойную толщину нити, то условие выполнено. Либо наводят зрительную трубу на рейку и берут отсчет по краю горизонтальной нити сетки, затем, вращая наводящий винт, перемещают трубу в горизонтальной плоскости и берут отсчет по другому краю горизонтальной нити сетки. Если отсчет изменился меньше чем на 1 мм, условие считается выполненным. В случае несоблюдения условия выполняют юстировку. Ослабив крепежные винты, пластинку с сеткой поворачивают до совпадения вертикальной нити сетки с нитью отвеса. После юстировки крепежные винты закрепляют. 

3.     Визирная ось зрительной трубы должна быть параллельна оси цилиндрического уровня (главное условие нивелира).     

Поверку можно производить разными методами. Наиболее часто поверку выполняют двойным нивелированием «вперед» следующим образом. На местности с небольшим уклоном закрепляют колышками две точки на расстоянии 50-70 м одна от другой. 

Устанавливают нивелир так, чтобы окуляр находился на расстоянии 1-2 см от вертикали точки А, и измеряют высоту прибора i1 от верха колышка до центра окуляра рулеткой или рейкой. На точке В устанавливают рейку, наводят на нее трубу, совмещают элевационным винтом концы пузырька уровня в поле зрения трубы и берут отсчет  b1 по рейке. При не параллельности оси отсчет по рейке будет содержать ошибкух. Далее меняют местами нивелир и рейку, измеряют высоту прибора  i2 и берут отсчет b2. Превышение между точками получится из следующих выражений:                                

                       h= i1-x-b1                                                                                                              

h= b2+x- i2

Так как правые части этих равенств выражают одно и то же превышение, то приравняв их, находят величину не параллельности визирной оси и оси цилиндрического уровня.                                                   

Если величина х не превышает + 4 мм, то считают, что условие выполнено.

При большем значении делают юстировку. Для этого вычисляют правильный отсчет по рейке, соответствующий горизонтальному положению нить сетки на этот отсчет. Изображения концов пузырька уровня разойдутся. Вертикальными исправительными винтами цилиндрического уровня точно совмещают изображения  концов пузырька уровня, следя за тем, чтобы отсчет по рейке не изменился. После юстировки поверку повторяют.

 

Поверки и исследования нивелирных реек РН-3 и РН-10.

1)Ось круглого уровня должна  быть параллельна геометрической оси рейки.      

Поверку выполняют с помощью отвеса, кронштейна (крючка) и штифта с острием, укрепленных на боковой стороне рейки. На кронштейн подвешивают отвес, о которому устанавливают рейку вертикально. Если пузырек круглого уровня в нульпункте, то условие выполнено. В противном случае исправительными винтами круглого уровня пузырек его приводят в нульпункт. 

2)Определение средней длины метра комплекта реек.   

 Рейки исследуют в  помещении с помощью контрольной  линейки, которая имеет длину 1050 мм. На одном конце ее имеется  шкала с делениями по 1 мм, а 0,02 мм. Линейка снабжена термометром. Перед началом исследования края  шашечных делений, по которым  предстоит отсчитывать, то есть  начала шашечных делений 01, 10, 20 и 29 черной стороны и 48, 57, 67 и 76 красной  стороны, отмечают тонкими штрихами  остро заточенным карандашом  по металлической линейке. На  рейку, уложенную горизонтально, укладывают  контрольную линейку на метровые  интервалы 1-10, 10-20 и 20-30 дм и берут  отсчеты по концевым шкалам  ее. Длины интервалов получают  как разности отсчетов по правому  и левому концам контрольной  линейки. Измерения выполняют в  прямом и обратном направлениях. Допустимая разность между средней  длиной метра пары реек комплекта  установлена ГОСТ 11158-83 для реек РН-3 и РН-10 соответственно 0,8 мм и 1,5 мм. Поверку выполняют раз в год перед началом работ.

 

 

 

3)Поверка правильности нанесения дециметровых делений шкал рейки.     

 Поверку выполняют  с помощью контрольной линейки. Сначала отмечают края дециметровых  шашек, кА указано выше. Затем  укладывают рейку горизонтально, на нее кладут контрольную  линейку, нуль которой совмещают  с нулевым делением рейки и  отсчитывают напротив дециметровых  делений в пределах каждого  метра рейки. Измерения каждого  метрового интервала выполняют  дважды, немного сдвигая контрольную  линейку перед вторым измерением. Проверяют сначала черную, затем  красную стороны рейки. Перед  началом и в конце исследований  записывают температуру контрольной  линейки. Ошибки дециметровых делений  рейки, предназначенной для нивелирования III класса, не должны превышать 0,4 мм, для IV класса – 0,6 мм и для  технического – 1,0 мм.

Определение разности высот нулей красной и черной сторон реек.      

 Нивелир приводят в рабочее положение, на расстоянии 15-20 м от него на костыль или гвоздь со сферической головкой устанавливают отвесно рейку и отсчитывают по черной и красной сторонам ее. Разность отсчетов по красной и черной сторонам  дает разность высот нулей рейки. Таких определений делают четыре и за окончательный результат принимают среднее значение. Затем исследуют другую рейку комплекта.

5. Геометрическое нивелирование.

Различают два вида геометрического нивелирования: нивелирование из середины и нивелирование вперед.

При нивелировании из середины нивелир устанавливают посредине между точками А и В, а на точках А и В ставят рейки с делениями. При движении от точки A к точке B рейка в точке А называется задней, рейка в точке В - передней. Сначала наводят трубу на заднюю рейку и берут отсчет a, затем наводят трубу на переднюю рейку и берут отсчет b. Превышение точки B относительно точки А получают по формуле:

h = a - b.                   

Если a > b, превышение положительное, если a < b -отрицательное. Отметка точки В вычисляется по формуле:

Hв = Hа + h.                   

 

 

Высота визирного луча над уровнем моря называется горизонтом прибора и обозначается Hг:

Hг = HА + a = HВ + b.                     

При нивелировании вперед нивелир устанавливают над точкой А так, чтобы окуляр трубы был на одной отвесной линии с точкой. На точку В ставят рейку. Измеряют высоту нивелира i над точкой А и берут отсчет b по рейке. Превышение h подсчитывают по формуле:

h = i - b.                  

Отметку точки B можно вычислить через превышение по формуле или через горизонт прибора:

Hв = Hг - b.

Если точки А и В находятся на большом расстоянии одна от другой и превышение между ними нельзя измерить с одной установки нивелира, то на линии AB намечают промежуточные точки 1, 2, 3 и т.д. и измеряют превышение по частям.

 

 

 

На первом участке A-1 берут отсчеты по задней рейке - a1 и по передней - b1. Затем переносят нивелир в середину второго участка, а рейку с точки A переносят в точку 2; берут отсчеты по рейкам: по задней - a2 и по передней - b2. Эти действия повторяют до конца линии AB. Точки, позволяющие связать горизонты прибора на соседних установках нивелира, называются связующими; на этих точках отсчеты берут два раза - сначала по передней рейке, а затем по задней.

Превышение на каждой установке нивелира, называемой станцией, вычисляют по формуле, а превышение между точками A и B будет равно:

hAB =  h =  a -  b .                          

Отметка точки B получится по формуле:

HB = HA +  h.