Studiul instrumentelor topografice utilizate pentru masurarea unghiurilor si distantelor in subteran

Studiul instrumentelor topografice utilizate pentru masurarea unghiurilor si distantelor in subteran

1.    Caracteristicile teodolitului-tahimetru de mana

Principal, teodolitul tahimetru de mana este conecput si realizat asemanator celui utilizat in lucrarile topografiec de suprafata, adica este un masurator de unghiuri diedre orizontale si verticale si deasemenea, un stadimetru, adica un masurator de distante pe cale indirecta, respectiv optica.

Dat fiind faptul ca in subteran conditiile de lucru prezinta unele inconveniente, teodolitul tahim,tru folosit in lucrarile de suprafata nu poate raspunde integral cerintelor din subteran si ca urmare acesta a fost adaptat astfel incat sa corespunda conditiilor din subteran.

In general, caracteristicile teodolitului demana deosebite de cele a celui folosit la zi, sunt urmatoarele:

dimensiuni mai reduse si greutate mai mica;

distanta focala a lentilelor este mai mica datorita fapatului ca in subteran este necesar de foarte multe ori, sa se dea vize scurte;

firele reticulare si dispozitivele de lectura pot fi luminate direct;

prezinta posibilitatea ed a fi puse in statie, in galerii si locuri joase;

obiectivele au diametrele mai mari decat la luneta teodolitului folosit in lucrarile topografice ed la zi; aceasta adaptare est necesara din cauza intunericlui din mina care provoaca o dolatare excesiva a pupilei ochiului observatorlui, ceea ce conduce la oboseala rapida a acestuia;

prezinta posibilitatea de a da vize cu inclinari foarte mari, care sa mearga pana la verticala, in sus si in jos.

In acest scop teodolitul de mina este prevazut cu dispozitive speciale care satisfac aceasta cerinta precum: lunete excentrice asezate la una din extremintatile axului secundar sau deasupra luneitei principale, oculare cotite in unghi drept sau prisma cu reflexie totala asezata inaintea ocularului, dispozitive pentru suspendare in tavanul galeriei in care se lucreaza sau pentru amplasare pe brate consola incastrata in peretii galeriilor.

Schema de principiu a unui teodolit de mina este prezentata in fig. 1. Se observa ca aceasta este aproape identica cu acea a unui teodolit care se utilizeaza la zi. Se vor prezenta in continuare numai acele elemente care sunt specifiec teodolitului de mina si anume:

a)     luneta auxiliara () – aceasta este mai mica decat luneta principala () si sunt situate fie deasupra fie lateral de aceasta din urma. In fiecare caz de amplasare, greutatea acestei lunete auxiliare este echilibrata e o contragreutate;

b)     dispozitivele de iluminare a firelor reticulare si a cercului orizontal () si vertical () – principiul de iluminare este aratat in figura 2. iluminarea dispozitivelor de lectura se realizeaza prin asezarea unei prisme cu reflexie totala (P) in fata unuia din umerii axului orizontal () ale aparatului. Aceasta constituie asa zisa prisma de lumina, care este orientabila fata de axul astfel incat sa prinda lumina data de o lampa de mina tinuta convenabil in fata sa

Fig. 1 Iluminarea firelor reticulare

- este axul orizontal al aparatului; M – oglinda

P – prisma cu reflexie totala; S- sursa ed lumina.

si sa o trimita prin canalul circular practicat in acest ax, spre o mica oglinda (M), prinsa pe peretele interior al tubului lunetei. Oglinda este asezata la 45s fata de raza de lumina ce vine de la prisma P, care reflecta razele de lumina spre ocular, luminand astfel firele reticulare. Astfel, vizarea punctelor topografice din mina devine posibila, daca si acestea sunt iluminate la randul lor intr-un mod oarecare. Pentru teodolitele de tip clasic sursa de lumina S este lampa de mina, pe care ajutorul operatorlui o tine in mod paotrivit, astfel ca prisma sa poata capta si reflecta cat mai convenabil lumina. Pe teodolitele mai noi, aceasta sursa este lsegata organic de aparat, ea fiind exclusiv electrica si face parte dintr-o instalatie generala care lumineaza si cercurile gradate, prin lecturarea acestora.

2.    Verificarea conditiilor de functionare ale aparatului

In ceea ce priveste teodolitele de mina, pe langa conditiile obisnuite de functionare care sunt aceleasi ca si la teodolitele utilizate in lucrari de suprafata, se vor verifica doua conditii suplimentare referitoare la lunetele auxiliare si anume daca axa de cilomatie a lunetei este:

DOCUMENT ONLINE: Caiet de sarcini - fundatie din balast DOCUMENT ONLINE: Referat gestionarea apelor intr-un santier

in acelasi plan cu axa lunetei principale;

paralela cu axa lunetei principale, conditii comune atat lunetelor auxiliare supuse cat si celor laterale.

Pentru a verifica daca axele de colimatie a celor doua lunete- principala respectiv auxiliara- sunt in acelasi plan se procedeaza astfel: se pune instrumentul in statie si se va da 0 viza in inaltime daca luneta este suprapusa peste cea principala sau una orizontala daca luneta este laterala, la un  punct oarecare P (fig. 3). Se va observa daca firul vertical respectiv cel orizontal al lunetei auxiliare vizeaza acelasi punct ca si luneta principala. Daca coincidenta este satisfacuta, rezulta ca axele celor doua lunete sunt in acelasi plan. In caz contrar se va actiona asupra a doua suruburi micrometrice, opuse, speciale pentru reglarea lunetei auxiliare, pana ce aceasta conditie este indeplinita.

Pentru a verifica daca axele celor doua lunete sunt paralele se va da o viza de referinta la un perete vertical, departat la circa 5 metri de punctul de stationare, pe care se vor insemna cele doua puncte corespunzatoare centrelor reticule ale celor doua lunete.se masoara apoi, cu exactitate, distanta dintre cele doua fire si se raporteaza pe un perte situat la o distanta de circa 100 de metri fata de aparat. Daca acum se puncteaza cu luneta principala unul dintre puncte si se gaseste ca centrul reticul al lunetei auxiliare cade tocmai pe cel de-al doilea punct, conditia de paralelism intre axele celor doua lunete este indeplinita. Daca nu ser constata acest lucru se vor manevra suruburile micrometrice de reglaj al lunetei auxiliare, nefolosite la primul reglaj prezentat ma sus, pana cand este satisfacuta conditia de paralelism a axelor celor doua lunete.

3.    Centrarea teodolitelor in statie

Centrarea terodolitelor in statie,se face cu multa preciziefolosind dispozitive speciale care permit acest lucru.Acestea sunt constiutuite din treipede cu capete speciale sau optice.

Trepidele cu capete speciale au picioarele culisabile asa cum sunt si cele utilizate la suprafata,da au in schimb platanul(masuta trepiedului)pe care se prinde si fixeaza teodolitul prevazut cu un dispozitiv special ce permite o centrare precisa si facila a aparatului.

Centratea se face,in mod curent,prin plombine suspendate in tavan,unde sunt incastrate cuiele de mana sau  crampoanele care materializeaza punctele topografiec in subteran. In fig. 3 este prezentat principiul acestei centrari cu ajutorul plombinei p si a butonului de centrare b, asezat, prin constructie pe spinarea lunetei , exact in axa verticala a aparatului.

Fig. 4 Centrarea teodolitului sub plombina

Un sistem simplu de centrare al teodolitului si a mirei pe aceeasi vericala este acela de a folosi mire ce pot fi substituite teodolitului pe trepiedul acestuia. Sistemul prezinta o placa suport cu 3 brate, la extremitatea a doua dintre ele sunt dispuse doua placute circulare mobile, care aluneca in planul bratelor respective. Pe al treilea brat este asezat un ghidaj, astfel ca suruburile de calare ale aparatului sa mirei se pot adapta si aseza pe respectivul ghidaj. In parte centrala partea este gaurita si are adaptat un tub scurt cilindric cu fundul tronconic sau in forma de calota sferica.

Aparatul sau mira ce se aseaza pe acest suport are sub placa suruburilor calante un pivot cilindric terminat printr-un inel sferic.

Acest suport se adapteaza pe trepied, pe un brat consola sau pe o grinda de lemn orizontala incastrata in peretele galeriei, apoi se pune instrumentul deasupra astfel incat pivotul cilindric al acestuia sa inrte in gaura placii de dedesubt, iar inelul sferic sa se sprijine pe calota sferica a tubului cilindric. Dupa aceea va fi suficient sa se caleze aparatul cu ajutorul propriilor nivele.

Acest sisttem permite centrari cu erori ≤ 0.05 mm.

4.    Masurarea unghiurilor

a)     Cu aparate cu lunete suprapuse

In cazul unghiurilor orizontale, masurarea se face in acelasi mod ca si cu luneta principala si fara nicio eroare in plus, in afara de cele cunoscute in topografia generala.

In schimb, in cazul unghiurilor verticale, dupa cum se vede din fig. 4, daca se vizeaza un punct P, se va citi in locul valorii , valoare . Corectia ±= este data in mod evident de relatia:

    sau

Fig. 4 Schema reglarii lunetei auxiliare

in care: e- excentricitaea lunetei auxiliare cunoscute prin constructie;

d- lungimea vizei date;

- 636620 (factori de transformare radiani- secunde);

In aceasta a doua situatie se impune sa remarcam faptul ca axele pot fi convergente sau divergente.In prima situatie(fig.3)-axele convergente-daca se vizeaza punctul P,unghiul masurat va fi α iar corectia ε.Penru a determina ε. Este suficient sa se observe ca aceasta eroare ramane constanta pentru puncte egal departate de sttie,OP=d si punctul P poate fi vizat cu ambele lunete se va gasi usor valoarea  ε,deoarece este tocmai unghiul cu care trebuie inclinata lunta prentru a viza punctul P.

b)cu aparate cu lunete laterale

In cazul acestora nu vor trebui aduse corectii unghiurilor orizontalecitite cu luneta auxiliara iar pentru unghiurile yenitale se vor avea in vedere considerentele anterioare care sunt valabile intocmai si in plan orizontal.

c)erori in masurarea unghiurilor

-eroara de centrare in statie:

,

-eroarea de punctare (sau de vizare):

-eroarea de colimatie :

-eroarea de lectura: din valoarea celei ma mici gradatii de pe limb,de obicei =precizia de lctura a aparatului,in care.

e-excentricitatea statiei;

d-lungimea vizei;

b-excentricitatea semnalului vizat fata de punctul topografic;

M-puterea de marire a lunetei.

Eroarea totala pentru:

-o vizare simpla:

-un unghi masurat pentru vizare simpla:

-pentru un cuplu de vizari :

II.Instrumente pentru masurarea directa a distantelor

In subteran,ca si la suprafata,distantele se masoara direct cu ajutorul panglicilor de otel,care au lungimi de 10,29,50 si mai rar 100m si a caror dimensiuni sunt mai mici.De obicei panglicile maniere au latimea de 10-12 mm si grosimea de 0,4-0,5mm si se imfasoara pe un tambur cu maner.Pentru a se aprecia exact centimetrii sau milimetrii,se ataseaza panglicii ,acolo unde este necesar,o rigleta argentan cu ajutorul a doua cleme.

Reperul „0”(inceputul panglicii)ca si reperul final(de 20 sau 50 m),se gaseste dupa tip si fabricatie,fie pe panglica(ceea ce este preferabil in masuratorile curente),fie pe manerul acesteia.

Pentru masurarea precisa a distantelor in subteran se folosesc dispozitive de prindere a panglicilor de pereti numite gheare.

Corectiile ce se aplica la masurarea distantelor cu panglicile miniere sunt cele cunoscute din topografia generala si anue:

v    corectia de etalonare in acest sens se prezinta tolerantele admise la etalonarea panglicilor minierein conditii standard de temperatura si tensiune dupa cum urmeaza:

pentru panglici cu L=50m toleranta admisa =±5,5mm;

pentru panglici cu L=20m toleranta admisa  =±3,5mm;

pentru panglici cu L=10m toleranta admisa  =±0,5mm.

v    corectia pentr tensiune :

v    corectia de temperatura

si in plus corectia de lantisor ca urmare a faptului ca panglcile sunt tinute in mana sau prinse in gheare pe pereti.Aceasta situatie face,ca o data cu intinderea lor normala,sa apara o sageata s sub efectul greutatii lor proprii(fig.6),astfel ca se va masura in loc de distanta reala d dinntre doua puncte A si B,o distanta D,pe care o va indica lectura pe panglica.

Eroarea care se comite este data de relatia:

Pentru o panglica de lungime 20m si o intindere efectuata cu 10Kgf,se obtine o sageata s=20cm,de unde rezulta o eroare =5,3mmeroare ce nu poate fi neglijata intr+o masuratoare ingrijita si,in nici un caz daca distantele sunt mari,deoarece la fiecare 20m se introduce o eroare sistematica de 5,3mm.In acest mod intre doua grupe de puncte tari di subteran de 5,3mm.In acest mod intre douaa grupe de puncte tari din subteran situate la 300-500m distanta unele fata de altele erorile pot varia intre 79,5-132,5 mm.

In relatiile de mai sus s-au folosit urmatoarele notatii:

E –modulu de elasticitate al otelului (2.000.000Kgf/cm²);

S – sectiunea panglicii(cm²);

L –lungimea presupusa (m);

P –tensiunea aplicata la capetele panglicii (Kgf);

t-temperatura mediului in care se lucreza(sC);

s-sageata la mijlocl distantei dintre puncte.

Tolerantele admise in practica intre 2 masuratori ale aceleiasi distante,cu aceeasi panglica sunt urmatoarele:

-pentru ridicari miniere la zi:

-teren pla

-teren ondulat

-teren accidentat

-pentru ridicari subterane:

Masurarea indirecta a distantelor in subteran se face asemanator cu masuratorilor de la zi adica stadimetric,utilizand procedeele topografiei generale.

Mirele stadimetrice folosite in subteran difera de cele folosite la zi prin aceea ca sunt prevazute cu carlige de prindere  de cuiele sau crampoanele ce marcheaza punctele topografice,iar materialul din care sunt confectionate este oarecum transparent pentru a putea fi iluminate din spate si a permite astfel lecturarea valorilor.

☺ LUCRAEA NR.1 ☺

CARACTERISTICILE INSTRUMENTELOR TOPOGRAFICE UTILIZATE PENTRU MASURAREA UNGHIURILOR SI DISTANTELOR IN SUBTERAN