Методические рекомендации для практических занятий разработаны на основании рабочей программы гоу впо тюмгасу дисциплины «Инженерная геодезия»

Какой

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра геодезии и фотограмметрии

для лабораторных занятий

Тюмень, 2010

УДК 528.5

Г-35

Рецензент: Новохатин В.В.

Тираж 150 экз.
©ГОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет»

© Голякова Ю.Е., Зацепин А.В., Слепцова С.В., Тестешев А.М.

Теодолит 2Т30П предназначен для измерения горизонтальных и вертикальных углов в теодо­литных и тахеометрических ходах, при разбивке плановых и высотных съемочных сетей, для измерения расстояний с использованием нитяного дальномера зрительной трубы, определения магнитных азимутов с помощью ориентир-буссоли, а также для нивелирования горизонтальным лучом с по­мощью уровня при зрительной трубе.

Температурный диапазон работы от минус 40 до плюс 50 °С. Теодолит 2ТЗ0П в отличие от 2ТЗ0 снабжен зрительной трубой прямого изображения. Назначение, технические характеристики, устройство основных частей и комплектность обоих теодолитов идентичны.

1.2 Технические характеристики

Средняя квадратическая погрешность измерения одним приемом:
1. горизонтального угла ..................……………………....20"

2. вертикального угла ……………………………………. 30"

3. Пределы измерения вертикальных углов . . . . . . . + 60... — 55°

Зрительная труба

4. Увеличение .......................……….…………………… 20^х

5. Поле зрения ...………………………………………… 2°

6. Пределы визирования, м ...............……….. ………от 1,2м...до 

7. Коэффициент дальномера К ...............……………… 100 ± 0,5

Отсчетное устройство

8. Цена деления лимбов .....................…………………. 1°

9. Цена деления шкал микроскопа .................………… 5'

10. Погрешность снятия показаний с лимбов…………<30^//

11. Теодолит ...........................………………………….. 2,3

- система вертикальной оси повторительная;

- отсчет производится по одной стороне лимба с помощью шкалового микроскопа;

- возможность центрирования теодолита над точкой с по­мощью зрительной трубы;

- возможность выполнять нивелирование с помощью уровня при зрительной трубе;
- возможность определения магнитных азимутов с помощью ориентир - буссоли;

- возможность определения расстояний по нитяному дальномеру;

- малые масса и размеры, защищенность основных дета­лей от пыли и брызг воды.

Круглое основание 15 теодолита (рисунок 1), с которым скреплена подставка 12, одновременно служит дном футляра прибора. Это позволяет закрывать теодолит футляром, не снимая его со штатива, и тем самым предохранять прибор от механических повреждений при переносе на другую станцию.

Ось вращения теодолита приводится в отвесное положение подъемными винтами 13 (рисунок 1) с помощью цилиндрического уровня 9 (рисунок 2) при горизонтальном круге. Уровень расположен параллельно коллимационной плоскости зрительной трубы, т.е. плоскости, образуемой визирной осью при вращении трубы вокруг ее оси вращения, и заменяет отсутствующий уровень при вертикальном круге. Исправительными винтами 7 (рисунок 2) ось уровня устанавливается перпендикулярно оси вращения теодолита.

Лимб и алидада горизонтального круга могут вращаться совместно при откреплении закрепительного винта 5 (рисунок 2) лимба или при вращении наводящего винта 1 (рисунок 1) лимба после закрепления винта 5 (рисунок 2).

Для вращения алидады при неподвижном лимбе используют закрепительный винт 8 (рисунок 2) алидады или пользуются наводящим винтом 11 (рисунок 1) алидады, закрепив винт 8 (рисунок 2). Вертикальная ось теодолита полая, а основание в центре имеет отверстие, что позволяет центрировать теодолит над точкой местности с помощью зрительной трубы, установ­ленной в надир.

З
3

Корпус зрительной трубы представляет единое целое с горизонтальной осью, установленной в лагерах колонки 4 (рисунок 2).

Коллиматорный визир 3 (рисунок 2) предназначен для грубой на­водки на цель. При пользовании визиром глаз должен быть на расстоянии 25... 30 см от него.

Точное наведение зрительной трубы на предмет в вертикальной плоскости осуществляется наводящим винтом 10 зрительной трубы (рисунок 1) после закрепления трубы закрепительным винтом 2 (рисунок 2).

Зрительная труба жестко скреплена с лимбом вертикального круга. Алидада вертикального круга располагается под крышкой 4 (рисунок 1).

Под защитным колпачком 8 (рисунок 1) находятся 8 исправительных винтов (4 - под шпильку и 4 - под отвертку).

Рисунок 1 - Теодолит 2Т30П (положение КЛ):

Рисунок 1 – Теодолит 2Т30П (положение КЛ):

1 — наводящий винт лимба; 2 — окуляр ми­кроскопа; 3 — зеркало подсвет­ки; 4 — боковая крышка; 5 — посадочный паз для буссоли; 6 — уровень при трубе; 7 — юстировочная гайка; 8 — колпа­чок; 9 — диоптрийное кольцо окуляра зрительной трубы; 10 — наводящий винт трубы; 11 — наводящий винт алидады; 12 — подставка; 13 — подъемные винты; 14 — втулка; 15 — основание; 16 — крышка

Рисунок 2 - Теодолит 2Т30П (положение КП):

1 — кремальера; 2 — закрепительный винт трубы; 3 — визир; 4 — колонка; 5 — закрепительный винт лимба; 6 — гильза; 7 — юстировочные винты цилиндрического уровня; 8 — закрепительный винт алидады; 9 — уровень при алидаде

5

1

Рисунок 3 - Сетка нитей теодолита 2Т30П:

1 – биссектор;

2 – средняя горизонтальная нить;

3 – вертикальная нить;

4 – центральное перекрестие сетки нитей;

5 – дальномерные нити.

Изображения штрихов и цифр обоих кругов передаются в поле зрения микроскопа, окуляр 2 которого (рисунок 1) устанавливают по глазу до появления четкого изображения шкал вращением диоптрийного кольца. Отсчет по кругам производят по соответствующим шкалам микроскопа. Пово­ротом и наклоном зеркала 3 (рисунок 1) достигают оптимального осве­щения поля зрения. Изображение вертикального круга обозначено буквой «В», горизонтального – «Г».

В отсчетном устройстве использован шкаловой микроскоп с ценой деления 5^/, что позволяет брать отсчеты с округлением до 0,5^/ (рисунок 4).

Шкала вертикального круга имеет два ряда цифр: по верхнему ряду со знаком «+», по нижнему – со знаком «–». Оцифровку подписей по верхнему ряду берут тогда, когда в пределах шкалы находится штрих лимба со знаком «+», а по нижнему ряду – когда штрих лимба имеет знак «–».

Теодолит горизонтируют по уровню 9 (рисунок 2) вращением подъемных винтов 13 (рисунок 1) подставки 12. Резьбовая часть винта защищена втулкой. Подставка соединена с основанием 15 тремя винтами (рисунок 1). При транспортировке отверстие в основании закрывают крышкой 16 (рисунок 1), свинчиваемой с бобышки. Уровень 6 (рисунок 1) при трубе служит для установки визирной оси зрительной трубы горизонтально при выполнении геометрического нивелирования.


Рисунок 4 - Поле зрения микроскопа. Отсчет по вертикальному кругу 4⁰26,5^/, по горизонтальному кругу 212⁰42,5^/.

1.4 Приведение теодолита в рабочее положение
Центрирование — установка центра лимба горизонтального круга на одну отвесную линию с вершиной угла.

а) нитяным отвесом;

Штатив с закрепленным на нем теодолитом устанавливают таким образом, чтобы отвес оказался приблизительно над точкой, наблюдая при этом за тем, чтобы плоскость головки штатива была близ­кой к горизонтальной. Нажимая ногой на упоры наконечников ножек штатива и вдавливая их в грунт, добиваются более точного центрирования прибора. Затем ослабив становой винт, теодолит перемещают по головке штатива до положения, когда острие отвеса будет находиться над центром точки; после этого становой винт закрепляют.

б) зрительной трубой (требуется специальная окулярная насадка);

При центрировании с помощью оптического центрира теодолит перемещают по головке штатива до тех пор, пока в поле зрения центрира центр точки (например, шляпка гвоздя в торце колышка) не совпадет с центром сетки нитей.

ГОРИЗОНТИРОВАНИЕ заключается в приведении оси вращения теодолита в отвесное положение, а, следовательно, плоскости лимба горизонтального круга – в горизонтальное положение. Предварительное горизонтирование прибора достигается при установке штатива, а точное выполняется подъемными винтами с использованием цилиндрического уровня при алидаде горизонтального круга. Для этого поворотом алидады размещают цилиндрический уровень при­близительно параллельно двум подъемным винтам и, одновременно вра­щая их в противоположных направлениях, выводят пузырек уровня на се­редину. Повернув алидаду примерно на 90° по направлению треть­его подъемного винта и действуя им, вновь выводят пузырек уровня на середину. Обычно эту операцию повторяют несколько раз до тех пор, по­ка пузырек уровня не будет сходить с нуль-пункта при всех положениях алидады вертикального круга. Отклонение допускается на половину деления шкалы цилиндрического уровня.

Подготовка зрительной трубы для наблюдения

а) установка трубы по глазу (обычно осуществляют один раз перед началом работы). Наводят на светлый фон зрительную трубу. Вращая диоптрийное кольцо окуляра, добиваются резкого изображе­ния сетки нитей в поле зрения трубы;

б) установка трубы по предмету. Наводят трубу на цель и вращением кремальеры добиваются четкого изображения предмета;

в) устранение параллакса (оптического явления смещения). Совмещают центр сетки нитей с центром марки. Перемещают глаз относительно окуляра и наблюдают, не сходит ли центр сетки нитей с выбранной точки, если сходит, значит, наблюдается явление параллакса, которое устраняют небольшим поворотом кремальеры.
1.5 Поверки и юстировки

Теодолитом, как и всяким геодезическим прибором, можно пользоваться лишь тогда, когда составляющие его части находятся в таком взаимном расположении, при котором соблюдены определенные геометрические условия, положенные в основу конструкции прибора.

Основные геометрические условия, которые должны быть соблюдены в теодолите, вытекают из принципиальной схемы измерения горизонтального угла и заключаются в следующем:

1. 
   Вертикальная ось теодолита должна быть отвесной.
   
2. 
   Ось вращения зрительной трубы должна быть горизонтальной.
   
3. 
   Коллимационная плоскость должна совпадать с вертикальной осью прибора и быть перпендикулярной к оси вращения трубы.
   

Если при выполнении поверок обнаруживается несоответствие взаимного расположения осей прибора, его юстируют (исправляют) исправительными винтами.

Рассмотрим поверки и юстировки, общие для теодолитов всех конструкций.
1. Поверка цилиндрического уровня при горизонтальном круге.
Условие: Ось цилиндрического уровня горизонтального круга должна быть перпендикулярна оси вращения прибора.
Поверку проводят в таком порядке. Поворотом алидады устанавливают уровень по направлению двух подъемных винтов и, вращая их в разные стороны, приводят пузырек уровня на середину. Поворачивают алидаду на 180. Если пузырек остался на середине, то условие выполнено. В противном случае делают юстировку уровня, для чего подъемными винтами перемещают пузырек на половину дуги отклонения.

Затем с помощью исправительных винтов уровня перемещают пузырек на середину ампулы. Для контроля поверку повторяют. Если юстировка уровня выполнена верно, то при любом положении верхней части прибора пузырек уровня будет находиться посередине.

Поверку проводят в таком порядке. Наводят центр сетки нитей на удаленную точку при горизонтальном положении линии визирования и берут отсчет КЛ₁ по горизонтальному кругу. Переведя трубу через зенит, работая алидадой, снова наводят на точку и берет отсчет КП₁. Ослабив закрепительный винт лимба, поворачивают теодолит на 180⁰ и снова закрепляют его. Наводят зрительную трубу на ту же точку и, работая алидадой, при двух положениях вертикального круга берут отсчеты КП₂ и КЛ₂.

Вычисляют коллимационную ошибку “c” по формуле:

Если значение c не превышает двойной точности отсчетного приспособления (для прибора 2Т30П 2t = 1^/), то условие выполнено. В противном случае проводят юстировку. При юстировке, работая алидадой, устанавливают отсчет по ГК, равный КП = КП₂ + c или КЛ = КЛ₂ - c. При этом центр сетки нитей сместится с наблюдаемой точки. Ослабив верхний и нижний юстировочные винты под шпильку, действуя боковыми юстировочными винтами сетки нитей, возвращают перекрестие сетки нитей на прежнее место. Для контроля повторяют поверку.

4. 
   Поверка равенства колонок
   

5. 
   Поверка сетки нитей
   

I СПОСОБ. С помощью нитяного отвеса.

Поверку выполняют в такой последовательности. Подвешивают нитяной отвес на расстоянии 20 м от прибора. Ось вращения теодолита приводят в отвесное положение и наводят зрительную трубу на нить отвеса. Если вертикальная нить сетки совпадает с нитью отвеса, то условие выполнено. В противном случае нужна юстировка.

II СПОСОБ. Отмечаем удаленную точку приблизительно на высоте прибора и наводим трубу так, чтобы эта точка оказалась на краю средней горизонтальной нити. Перемещая верхнюю часть прибора по азимуту, проверяем, не сходит ли точка со средней нити. Если точка осталась на нити, то условие выполняется и юстировка не нужна. Если же точка сходит со средней нити, то нужна юстировка.

Ослабляют 4 юстировочных винта под отвертку, расположенные под защитным колпачком окуляра трубы, поворачивают окулярную часть до нужного положения. После проведения юстировки необходимо повторить вторую поверку.

Нивелир Н-3 – точный нивелир с цилиндрическим уровнем и элевационным винтом, с обратным изображением зрительной трубы предназначен для нивелирования III и IV классов, а также для инженерно-геодезических работ при изысканиях и строительстве.

Нивелир состоит из двух основных частей: неподвижной нижней; и верхней, имеющей возможность вращаться относи­тельно нижней на 360° и наклоняться в вертикальной плоскости на 20.

Верхняя и нижняя часть нивелира соединены винтом 16 (рисунок 5).

Нижняя часть представляет собой подставку (трегер) 13 с тремя подъемными винтами 14, упирающимися в прорези треугольной пружинящей пластины 15, которая снабжена втулкой с резьбой для крепления прибора к штативу становым винтом.

9

11

Рисунок 5 - Нивелир Н-3 (а - вид со стороны круглого уровня, б - вид со стороны цилиндрического уровня): 1 - окуляр, 2 - корпус трубы, 3 - мушка, 4 - объ­ектив, 5 - кремальера, 6 - наводящий винт, 7 - круглый уровень, 8 - исправительные винты круглого уровня, 9 - элевационный винт, 10 - закрепительный винт, 11 - коробка уровня, 12 - защитный колпачок, 13 - подстав­ка (трегер), 14 - подъемный винт, 15 - пружинящая пластина со втулкой, 16 – винт.

С

3

В поле зрения зрительной трубы видны перекрестие с двумя дальномерными штрихами для измерения расстояний нитяным дальномером и боковое окно, в которое передается изображение концов пузырька системой призм (рисунок 7). Окуляр зрительной трубы обеспечивает перемещение в диапазоне 5 диоптрий.

Рисунок 7 - Поле зрения зрительной трубы нивелира Н-3 при положениях пузырька цилиндрического уровня вне нуль-пункта (а, б) и в нуль-пункте (в)

1. Приводят ось вращения нивелира в от­весное положение подъемными винтами 14 (рисунок 5) по круглому уровню 7.

2. Добиваются четкого изображения сет­ки нитей вращением диоптрийного кольца окуляра 1.

3. Ослабив закрепительный винт 10, производят грубую наводку на нивелирную рейку с по­мощью мушки 3, для более точного наведения используют наводящий винт 6 после закрепления винта 10.

4. Добиваются резкого изображения делений рейки вращением кремальеры 5. Изображение рейки и сетки нитей должны быть видны одинаково резко.

5. Перед снятием отсчета по рейке совмещают изображения концов пузырька уровня при трубе элевационным винтом 9. Совмещение закончено, если оба пузырька образуют полукруг (рисунок 7 в). Снимают отсчет.

1. Поверка круглого уровня. Ось круглого (установочного) уровня должна быть параллельна оси вращения нивелира.

Приводят пузырек уровня в нуль-пункт при помощи подъемных винтов. Поворачивают верхнюю часть нивелира вокруг вертикальной оси на 180. Если пузырек отклонился от нуль-пункта, то его приводят в первоначальное положение, перемещая на половину отклонения при помощи юстировочных винтов 8 уровня, а на другую половину - подъемными винтами. После этого поверку повторяют до тех пор, пока при повороте верхней части нивелира на 180 пузырек уровня будет оставаться в нуль-пункте.

2. Поверка сетки нитей. Горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна оси вращения нивелира.

Эту поверку выполняют с помощью нитяного отвеса, подвешенного на расстоянии 20 – 25м от нивелира. Наводят зрительную трубу на отвес. Если вертикальная нить сетки совпадает с нитью отвеса – условие соблюдается. В противном случае выполняется юстировка следующим образом: отвинчивают три винта на защитном колпачке 12 (рисунок 5), которыми окулярная часть прикреплена к корпусу зрительной трубы, и снимают окулярную часть с трубы. При этом становится вид­на оправа с сеткой 3, также прикрепленная тремя винта­ми 5 (рисунок 6). Ослабляют отверткой верхний и нижний винты на полный оборот, а средний - на четверть оборота. По­ворачивают оправу пальцами, надевают окулярную часть на трубу, и, не привинчивая ее винтами, проверяют поло­жение вертикальной нити. Если нить не изменила сво­его первоначального положения, то снова, сняв окуляр­ную часть, ослабляют еще немного средний винт оправы. Поворачивают оправу с сеткой. Таким путем добиваются то­го, чтобы вся вертикальная нить строго совместилась с отвесом. После этого, сняв окулярную часть, завинчивают сначала средний, а затем верхний и нижний винты оп­равы сетки, надевают окулярную часть и, убедившись, что правильное положение нити не нарушилось, привин­чивают окулярную часть к корпусу трубы тремя винтами. После юстировки сетки нитей обязательно проверяют и, если необходимо, исправляют угол i.

3. Поверка главного геометрического условия. Ось цилиндрического уровня должна быть параллельна визирной оси зрительной трубы.

Поверка выполняется двойным нивелированием вперед. Забивают на ровной местности два колышка на расстоянии 50-75 м друг от друга (точки 1 и 2). Нивелир устанавливают над точкой 1, измеряют с погрешностью не более 1 мм его высоту i₁ (расстояние от центра окуляра до косты­ля) и снимают отсчет b₁ по рейке, установленной в точ­ке 2.

Затем меняют нивелир и рейку местами и, вы­полнив аналогичные описанному выше действия, полу­чают значения i₂ и b₂. Значения угла «i» вычисляют по формуле:

где i₁ и i₂ - высота нивелира над точками 1 и 2, мм;

b₁ и b₂ - отсчеты по рейке, мм ;

d - расстояние между точками 1 и 2, мм;

р-206265 - значение радиана в секундах.
Измерения, указанные выше, повторяют не менее трех раз. Расхождения между отдельными значениями угла «i» не должны превышать 5. За окончательный результат определения угла «i» принимают среднее ариф­метическое из всех измерений, признанных годными. Угол «i» не должен быть более 10.

Если угол «i» превышает 10, производят юстировку следующим образом: устанавливают элевационным винтом среднюю горизонтальную нить сетки на отсчет:

Угол «i» берут с его знаком. При этом пузырек цилиндрического уровня сойдет с нуль-пункта, оптический контакт изображений половинок концов пузырька нарушится (рисунок 7 а,б). Ослабив два горизонтальных юстировочных винта 1 (рисунок 6) цилиндрического уровня, действуя по очереди двумя вертикальными юстировочными винтами 1, совмещают изображения концов пузырька уровня (рисунок 7 в).

Делают контрольное определение угла «i» одним приемом. Повторяют исправление, если окажется, что угол «i» превышает 10.

По окончании юстировки уровня для обеспечения его несбиваемости противоположные пары винтов 1 (рисунок 6) необходимо затянуть с одинаковым усилием.

1. 
   Дементьев, В.Е. Современная геодезическая техника и ее применение: Учебник /В.Е. Дементьев. – М.: Академический Проект, 2008. – 591 с.
   
2. 
   Поклад, Г.Г. Геодезия: Учебник /Г.Г. Поклад, С.П. Гриднев. – М.: Академический Проект, 2008. – 592 с.
   
3. 
   Маслов, А.В. Геодезия: Учебник / А.В. Маслов, А.В. Гордеев, Ю.Г. Батраков. – М.: Колос, 2006. – 598 с.
   
4. 
   Инструкция по нивелированию I, II, III и IV классов /Роскартография. – М.: ЦНИИГАиК, 2004. – 228 с.
   
5. 
   ГКИНП (ГНТА) 17-195-99. Инструкция по проведению технологической поверки геодезических приборов.