Файл: Новая геодезическая техника и ее применение в строительстве учеб. пособие.pdf

пересеченной, и закрытой местности, а также для геодезического контроля по высоте при производстве земляных работ.

§ IV. 7. Баропрофилограф и его применение для скоростных изысканий рельефа

Геодезические изыскания, непосредственно предшествующие

.проектированию рельефа строительной площадки или объекта, выполняются в настоящее время главным образом методом гео­ метрического нивелирования, который в целом является точным, но довольно громоздким и мало приспособленным для скорост­ ных изысканий, а также для работы на закрытой местности, зи­ мой, в темное время суток и т. п. Методика съемки рельефа со­ вершенствуется медленно, хотя удельный вес земляных работ, особенно при строительстве линейных сооружений, все время уве­ личивается.

Оснащенность строительно-монтажных участков глубинной землеройной и строительной техникой за последние годы претерпе­ ла коренные изменения. Появились мощные высокопроизводи­ тельные землеройные и планировочные механизмы. В количест­ венном отношении землеройная техника возросла в несколько раз. Применение типовых сборных элементов позволяет переходить к •скоростным методам строительства. Это создает некоторый раз­ рыв между сроками изысканий и сроками строительства и осо­ бенно чувствуется на этапе составления проектного задания для •объектов линейного типа (дорог, взлетно-посадочных полос аэ­ родромов и др.), когда из нескольких возможных вариантов не всегда удается избрать выгоднейший из-за недостаточной опера­

ров: ОМБ, МБНП, МБ-63, СМБ-1, СМБ-2 и другие, которые поз­ воляют повысить точность измерения атмосферного давления до '0,01—0,03 мбар, что обеспечивает в равнинной местности на пло­ щадке 30X30 км получение высот с точностью 0,5—1 м, а на площадке 3X3 км 0,1—0,3 м.

Среди упомянутых новых барометрических приборов пред­ ставляет интерес струнный микробарометр (СМБ) [IV. 13], кото­ рый может быть изготовлен как дифференциальный прибор, обес­ печивающий автоматическую синхронизацию наблюдений на двух—определяемой и опорной — точках; выделение разностно­ го давления и запись его графически на ленте пишущего милли­ амперметра в виде профиля местности в заданном вертикальном и горизонтальном масштабах.

Проведенные опытно-производственные работы показали, что при установке определяемой станции на автомашине скорость

179

нивелирования ограничивается практически только возможно­ стью проезда по участку изысканий. При движении по шоссе скорость нивелирования доходила до 90 км/ч. Комплекспрованне СМБ с топографическим прпвязчнком, обеспечивающим плано­ вую привязку нивелируемых точек, открывает пути к автомати­ зации всего комплекса изысканий, включая и скоростной вынос проекта в натуру.

Барометрическое нивелирование основывается на предполо­ жении, что на точках с одинаковой высотой давление воздуха

где Д/i— искомая разность высот двух точек 1 и 2; р\ и р2 — дав­ ление воздуха в точках У и 2 соответственно; рср = (р, + р 2 ) / 2 — среднее'значение давления; tcj> = (t{ + t2)/2— среднее значение температуры воздуха; а = 1/273 — газовая постоянная.

Величина

с высотой не изменяется). По результатам измерения-давления воздуха на точках, разность высот которых известна, может быть определена и натуральная барическая ступень.

Наиболее точные определения высот барометрическим нивели­ рованием могут быть получены дифференциальным путем с по­ мощью двух станций: опорной и определяемой. Опорная станция устанавливается на участке изысканий неподвижно и на ней не­ прерывно ведется измерение давления воздуха; определяемая — устанавливается на каком-либо транспортном средстве и пере­ возится по точкам, высоты которых нужно определить, или по за­ данному направлению — для получения непрерывного профиля местности. Информация о давлении на определяемой станции передается в виде радиочастотных сигналов на опорную стан­ цию, на которой автоматически выделяется разностное давление Др. Превышения искомых точек все время определяют относи­ тельно опорной станции. Для получения абсолютных отметок к полученным превышениям следует прибавить абсолютную высо­ ту установки опорной станции.

180

Формула (IV. 84) получена в предположении, что атмосфера неподвижна. В действительности имеет место действие таких факторов, как прнливо-отливные^явления в атмосфере, движение воздуха в горизонтальном и вертикальном направлениях из-за неравномерного его нагревания и т. д. Это приводит к колеба­ ниям давления атмосферы, которые можно разделить на перио­ дические и случайные.

ления с последующим затуханием колебаний в пределах от де­ сятых долей секунды до нескольких минут; амплитуда их может составлять десятые доли миллибара.

Из всей массы факторов, вызывающих случайные колебания

ем его от земли. Она наиболее резко выражена в ясные безвет­ ренные дни. В период изотермии, имеющей место в утренние и

(частично) синхронизация наблюдений на опорной и определяе­ мой станциях. Экспериментальным путем доказано, что наиболееточные результаты нивелирования могут быть получены днем и ночью в пасмурную, туманную, безветренную погоду и в период изотермии.

181

Принципиальная схема струнного датчика давления. Дейст­ вие струнного датчика давления (рис. IV. 19) основано на преоб­ разовании силы натяжения струны 3, закрепленной между двумя сильфонами 2, в частоту f переменного тока (частоту колебаний струны). Частота колебаний струны определяется следующим эмпирическим соотношением

остаются постоянными (при малых изменениях давления), то из­ меняется частота колебаний f.

Для возбуждения и последующего поддержания незатухаю­ щих колебаний струна помещена в поперечное магнитное поле {проходит между полюсами постоянного магнита 4), а электри­ чески изолированные концы струны подключены к входу усили­ теля с положительной обратной связью. Таким образом, струн­ ный датчик атмосферного давления представляет собою генера­ тор с самовозбуждением, называемый струнным генератором, резонатором которого служит струна. Обычно струнные генера­ торы работают в области звуковых частот (4—5 кГц).

Струнный датчик атмосферного давления выгодно отличается от других устройств измерения давления с помощью сильфонов или анероидных коробок тем, что благодаря большой продоль­ ной жесткости струны (в несколько раз большей, чем у силь­ фонов), сильфоны работают без деформаций, чем практически почти полностью исключается явление гистерезиса и обеспечи­ вается более высокая точность измерения давления.

Струнные датчики, используемые на опорной и определяемой станциях, подбирают так, чтобы они имели одинаковые парамет­ ры ро и р.

Пусть на опорной станции 1 и определяемой 2 установлены струнные датчики давления. Тогда для одного и того же физиче­

182