Trờng Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Nếu ký hiệu (t - t
0
) = l
t
và ký hiệu số hiệu chỉnh chung của thớc là l
0
thì số cải chính chung của thớc là: l
0
= (l
k
+ l
t
), lúc đó mỗi mét thớc sẽ có số
cải chính trung bình là:
t
0
l
l
Nh vậy, nếu gọi D
đ
là số khoảng cách đo đợc bằng thớc thép có chiều dài
danh nghĩa l
0
thì chiều dài của khoảng cách cần xác định sẽ là:
D = D
đ
t
0
l
l
D
đ
(I-1.3)
Trong đó (+) ứng với trờng hợp l
t
> l
0
II.3. Thớc thép có độ chính xác cao
a. Thớc dây Inva
* Giới thiệu về thớc dây Inva:
- Cấu tạo của thớc dây Inva:
+ Thớc dây Inva đợc chế tạo bằng hợp kim gồm 31% Niken, 63% Thép,
5% Côban và 1% các thành phần khác nh Megie
+ Thớc dây Inva có hai loại chính: Một loại 24m và một loại 48m, ngoài
ra còn có loại 72m, 96m để đo trong trờng hợp vợt sông và thớc 4m, 8m để đo
các đoạn lẻ. Một bộ thớc gồm 4 thớc 24m và một cuộn 4m hoặc 8m, đờng kính
thớc dây là 1,65mm, trọng lợng 1m là 17,3gam. ở hai đầu của thớc có gắn 2 thớc
3 cạnh, thiết diện dài 8cm khắc đến mm, ở một đầu còn lại của thớc 3 cạnh có
móc mắc vào ròng rọc để chao tạ (hình I-1.3)
b. Kiểm nghiệm thớc dây Inva
- Kiểm nghiệm thớc dây Inva đợc tiến hành trong phòng thí nghiệm nhằm
mục đích:
+ Xác định chiều dài của thớc tại nhiệt độ t
0
tiêu chuẩn
Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A
5
Trờng Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp
+ Xác định phơng trình của thớc dây Inva tại nhiệt độ t
- Kiểm nghiệm thớc dây Inva bằng phơng pháp giao thoa ánh sáng:
Sơ đồ bố trí nh hình vẽ I-1.4:
- Nguyên lý của phơng pháp: ánh sáng từ nguồn sáng qua hai thấu kính L
1
và L
2
sẽ thành chùm tia hẹp song song đổ tới gơng B. Khi tới gơng B thì có một
phần tia sáng lọt qua gơng B đi tới gơng C và phản xạ ở C quay lại B rồi về kính
quan sát F.
Một phần tia sáng sẽ phản xạ tại B rồi phản xạ ở A cứ nh vậy sẽ phản xạ
(2n - 1) lần qua A và B. ở đây nếu chúng ta điều chỉnh gơng C nh thế nào đó để
sao cho d/d
0
= n. Khi đó hiện tợng giao thoa sẽ xảy ra (độ chính xác phải đạt cỡ
1 ữ 2à. Thế nhng để đạt đợc độ chính xác đến nh vậy thì rất khó, vì vậy ngời ta
bố trí thêm các bộ phận "bồi thờng quang học" K
1
và K
2
. Nhờ đó mà hiện tợng
giao thoa vẫn xảy ra.
Rõ ràng bằng việc điều chỉnh nh vậy thì chiều dài Ac sẽ không bằng đúng
nd
0
nữa mà sẽ thay đổi một đại lợng /2. /2 này là đoạn biến đổi sẽ nhận đợc
nhờ đọc trên các bộ phận K
1
và K
2
(tơng tự nh bộ đo cực nhỏ trong máy kinh vĩ
quang học).
Cuối cùng sẽ đợc: d = nd
0
+ /2 (I-1.4)
Độ chính xác của phơng pháp:
Độ chính xác của việc xác định d sẽ phụ thuộc vào độ chính xác xác định
d
0
và . ở đây để xác định d
0
chính xác ngời ta sử dụng thớc tiêu chuẩn thạch
anh dài 1m để trên hai điểm Bécsen để đo. Còn để xác định sai số quang lộ ng-
ời ta sử dụng hai bộ phận bồi thờng quang học K
2
và K
1
có thể thay đổi và có thể
đọc số đợc:
Biết đợc chính xác d rồi, chúng ta sẽ sử dụng nó để so sánh với thớc Inva
nh phơng pháp thông thờng. Phơng pháp giao thoa có thể đạt độ chính xác
0.9à, tơng đơng với sai số tơng đối 0.4.10
-7
m.
Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A
6
Trờng Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp
Hình I-1.4
Phơng trình của thớc dây Inva
- Nh ta đã biết chiều dài của thớc luôn thay đổi theo nhiệt độ môi trờng
nên chiều dài của thớc là hàm của nhiệt độ, do đó ta có thế viết:
l
t
= l[t
0
+ (t - t
0
)] (I-1.5)
Khai triển chuỗi TayLor ta đợc:
l
t
= l
t0
+
dt
dl
(t - t
0
) +
td
ld
2
1
2
2
(t - t
0
)
2
+
td
ld
6
1
3
3
(t - t
0
)
3
+ (I-1.6)
Đặt:
)tt(dt
dl
0
=
)tt(td
ld
2
1
0
2
2
=
)tt(td
ld
6
1
0
3
3
= (I-1.7)
Khi đó: l
t
= l
t0
+ (t - t
0
) + (t - t
0
)
2
+ (t - t
0
)
3
+
, , - gọi là hệ số giãn nở lần 1, lần 2 và lần 3 của thớc dây Inva đó
cũng chính là sự thay đổi của chiều dài thớc khi t
0
thay đổi 1
0
C. Thờng hệ số
rất nhỏ nên thực tế bỏ qua và sẽ có:
l
t
= l
t0
+ (t - t
0
) + (t - t
0
)
2
(I-1.8)
Hay: l
t
= l
t0
+ [ + (t - t
0
)](t - t
0
) (I-1.9)
Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A
7
Trờng Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp
ở đây (t - t
0
) có thể coi nh là số gia của và t
0
là đại lợng không xác
định.
Để dễ tính toán chúng ta chọn ra hệ số và là hệ số giãn nở trung bình
trong khoảng t
0
từ 0
0
C ữ t
0
.
Khi đó: Tại t
0
= 0; t = 0 + (t - t
0
) =
Và khi đó t
0
= 0; t = t + (t - t
0
) = + t
Vậy =
TB
= ( + + t)
Suy ra trị trung bình + (t - t
0
) = + t/2
Giả thiết lấy: = '; =
TB
= '
Khi đó l
t
sẽ có dạng:
l
t
= l
0
+ ( + t)t = l
0
+ t + t
2
(I-1.10)
Nếu chọn t
0
= 20
0
C làm nhiệt độ tiêu chuẩn khi kiểm nghiệm:
0
20
l
= l
0
+ 20 + 20
2
Khi đó t
0
= t sẽ có:
l
t
= l
0
+ t + t
2
(I-1.11)
Hay: l
t
= l
0
+ (t - 20) + (t
2
- 20
2
) (I-1.12)
Đây chính là phơng trình của thớc dây Inva
Với và là hệ số giãn nở của thớc
III. Đo chiều dài bằng thớc thép
III.1. Đo chiều dài bằng thớc thép có độ chính xác thấp: 1:1000 đến
1:2000
- Dụng cụ dùng trong trờng hợp này là loại thớc thép thờng
a. Công tác chuẩn bị
Các dụng cụ sử dụng trong đo chiều dài trực tiếp bằng thớc thép thờng có
độ chính xác thấp bao gồm:
+ Thớc thép thờng
+ Bộ que sắt
+ Sào tiêu
Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A
8
Trờng Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp
+ Thớc đo góc nghiêng đơn giản
b. Tiến hành đo
Công tác đo đợc tiến hành đo nh sau: Giả sử khoảng cách cần đo là AB
nh Hình I-1.5 dới đây.
Để đo khoảng cách AB trớc tiên ta phải dọn sạch cỏ cây và tiến hành dóng
hớng. Sau đó ngời thứ nhất dùng que sắt giữ chặt đầu thớc sao cho vạch "0" trùng
với tâm vạch điểm A, ngời thứ hai kéo căng thớc cho thật nằm ngang, không đợc
chệch ra khỏi hớng AB và cũng dùng que sắt cắm vào vạch cuối cùng của thớc
(ví dụ vạch "20" của thớc 20m) ta đợc điểm 1. Sau đó nhổ que ở A và cả hai ngời
cùng tiến về phía điểm B. Khi ngời thứ nhất đi đến điểm 1 thì công việc lặp lại
nh trên. Tiếp tục đo cho đến đoạn cuói cùng. Nếu đoạn này ngắn hơn chiều dài
thớc thì căn cứ vào tâm đỉnh điểm B để đọc phần lẻ r trên thớc. Số que sắt mà ng-
ời thứ hai đã cắm chính là số lần đặt thớc và khoảng cách đợc tính theo công
thức (I-1.1).
Tùy theo yêu cầu độ chính xác mà có thể đo tiến hành đo đi và đo về.
Dùng sai số khép tơng đối để đánh giá độ chính xác. Lấy giá trị trung bình của
hai chiều đo làm kết quả độ dài của khoảng cách AB.
Hình I-1.5
Sau khi có giá trị khoảng cách nghiên D của mỗi đoạn đặt thớc ta phải
chuyển về trị số ngang S. Muốn vậy, cần phải có số liệu góc nghiêng
i
hoặc
Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A
9
Trờng Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp
chênh cao h
i
của các đoạn D
i
. Khoảng cách ngang S
i
đợc tính theo công thức
sau:
+ Trờng hợp đo góc nghiêng
i
thì:
S
i
= D
i
Cos
i
(I-1.13)
+ Trong thực tế hiện nay dụng cụ đo góc nghiêng ít đợc sử dụng nên để
chuyển D về S ngời ta dựa vào trị số chênh cao h.
S
i
+ D
i
+
hi
(I-1.14)
Trong đó số cải chính
hi
đợc tính theo công thức:
hi
= -
D2
h
2
(I-1.15)
III.2. Đo chiều dài bằng thớc thép có độ chính xác: 1:10000 đến
1:20000
- Để đạt đợc độ chính xác tơng đối từ 1:10000 đến 1:20000, khác với ph-
ơng pháp đã xét, ở đây phải dùng loại thớc thép chính xác, còn thang đọc số phụ
chia vạch chính xác tới 1mm và có phơng trình riêng. Ngoài ra khoảng cách cần
đo phải đợc dóng hớng bằng máy kinh vĩ có độ chính xác 1', chênh cao giữa
các phân đoạn phải đợc xác định bằng phơng pháp đo cao hình học có độ chính
xác tơng đơng hạng IV hoặc cấp kỹ thuật. Tổ đo phải có ít nhất 5 ngời: một ngời
chỉ huy và ghi sổ, hai ngời kéo căng thớc và hai ngời đọc số.
Dụng cụ dùng trong trờng hợp này là loại thớc thép chính xác.
a. Công tác chuẩn bị
Các dụng cụ sử dụng trong đo chiều dài trực tiếp bằng thớc thép chính xác
bao gồm:
+ Thớc thép chính xác
+ Máy kinh vĩ, sào, tiêu, cờ hiệu để đóng hớng
+ Que sắt và cọc gỗ để đánh dấu số lần đặt thớc thép và làm chuẩn khi đọc
số.
+ Lực kế dùng để kéo thớc đúng bằng lực nh đã kéo nó khi kiểm nghiệm
thớc.
Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A
10
Trờng Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp
+ Nhiệt kế dùng đo nhiệt độ để cải chính độ giãn nở của thớc.
+ Thớc đo góc đứng hoặc máy và mia thủy chuẩn dùng xác định chênh
cao giữa hai đầu đặt thớc để tính chuyển trị số đo khoảng cách nghiêng D về trị
khoảng cách ngang S.
b. Tiến hành đo
Trình tự đo đợc tiến hành nh sau:
Trớc hết, tại hai điểm A và B phải chôn hai cọc gỗ chắc (hoặc hai mốc bê
tông tâm sứ), trên mặt cọc có khắc một dấu mảnh chữ thập có hớng vuông góc
với đờng AB để làm vạch chuẩn đọc số. Dọn sạch cây cỏ rồi dùng máy kinh vĩ và
sào tiêu để dóng hớng chính xác tới 1'. Đồng thời với việc dóng hớng phải sơ bộ
phân từng đoạn đo bằng cách lấy thớc vải đặt các đoạn A-1, A-2, n-n. Trên
các cọc phụ cũng kẻ vạch chữ thập. Đoạn cuối cùng (n-B) = r phần lẻ ngắn hơn
chiều dài thớc. Có thể dùng giấy kẻ ô milimét dán lên thớc đọc số.
Công việc của mỗi đoạn đo nh sau: Dựa vào lực kế, hai ngời kéo thớc sao
cho đúng bằng lực kéo căng nó lúc kiểm nghiệm. Hai ngời đọc số, dựa vào thang
đọc số phụ gắn trên thớc và vạch chuẩn trên hai đầu cọc, chờ cho thớc không dao
động, dới sự chỉ huy của ngời ghi sổ, phải đọc số ở cùng một thời điểm. Trong
mỗi đoạn phải xê dịch thớc và đọc ba lần, số chênh của hiệu số đọc không đợc v-
ợt quá 1mm. Cứ mỗi lần đặt thớc ngời ghi sổ phải đo và ghi nhiệt độ. Để cho
công việc tiến hành nhịp nhàng và đồng thời cùng một khoảng khắc, thờng ngời
ta quy ớc khi ngời chỉ huy hô "chuẩn bị kéo" thì hai ng ời kéo thớc, và khi hô
"đọc số" thì cả hai ngời cùng đọc số. Số đọc của ngời phía trớc (phía đến điểm B)
ký hiệu là T và của ngời sau là S. Chênh lệch giữa các số đọc (T - S) 1mm.
Đo xong khoảng cách giữa hai cọc A và B phải tiến hành đo ngay lần đo về.
Lúc này thớc không đổi chiều, nhng để tránh sai số hệ thống ngời và phụ
tùng cần thay đổi vị trí.
Sau khi đo xong chiều dài, tiến hành đo thủy chuẩn xác định chênh cao
các đầu cọc làm số liệu tính số cải chính
h
đa trị khoảng cách nghiêng D về
khoảng ngang S theo công thức:
Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A
11
Trờng Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp
S
i
= D
i
+
hi
c. Tính toán chiều dài đo và các số hiệu chỉnh vào kết quả đo
Sau khi đã có số liệu của cả hai chiều đo, ta có thể tính đợc trị số khoảng
cách ngang AB là S:
S = D + nl
k
+ s
t
+ l
h
+ S
H
+ (I-1.16)
Trong đó: D là trị số khoảng cách nghiêng tính theo số đọc trung bình của
phân đoạn và đoạn lẻ r:
D = nl
0
+
+
n
1
n
1
tb
S)ST(
(I-1.17)
+ l
k
- Số cải chính kiểm nghiệm thớc: Là số chênh giữa chiều dài thớc
chuẩn L
0
và chiều dài thớc ở nhiệt độ lúc kiểm nghiệm l
t0
l
k
= l
t0
- L
0
. Số cải
chính này là một hằng số đối với một thớc sau một lần kiểm nghiệm. Cách đo có
n
+ s
t
- Số cải chính do nhiệt độ: Là số chênh chiều dài thớc ở nhiệt độ lúc
đo (t) khác với nhiệt độ lúc kiểm nghiệm (t
0
).
s
t
= .l.(t - t
0
) (I-1.18)
+ l
h
- Số cải chính do thớc nghiêng l
h
: Là số cải chính khi chuyển trị số
chiều dài thớc nghiêng về chiều dài bằng mà ta đã xét ở trên. Cụ thể:
Nếu đo chênh cao h thì áp dụng công thức (I-1.15) ta có:
l
h
=
l2
h
2
(I-1.19)
+ S
H
- Số cải chính chuyển chiều dài ngang về mặt Elipxoid thực dụng:
Sau khi chuyển khoảng cách nghiêng D về khoảng cách ngang S ta phải
tính chuyển tiếp chiều dài S về mặt Elixoid thực dụng, khoảng cách sau khi quy
chuyển gọi là "chiều dài đờng trắc địa". Trong trờng hợp đo khoảng không lớn
và độ chính xác không cao ta có thể áp dụng công thức gần đúng sau để tính số
cải chính này:
S
H
=
S
R
H
tb
tb
(I-1.20)
Trong đó:
Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A
12
Trờng Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp
H
tb
- Là độ cao trắc địa trung bình của hai đầu khoảng cách đo
R
tb
- Là bán kính trung bình của Elipxoid tại khu đo đợc tra từ bảng
lập sẵn theo dẫn số là vĩ độ trắc địa trung bình (B
tb
) và phơng vị A của đờng đo.
+ S
Y
- Số cải chính chuyển khoảng cách về Gauss - Kruger:
Sau khi tính chuyển khoảng cách đo về mặt Elipxoid, để có đợc khoảng
cách ngang ta phải chuyển nó về mặt phẳng Gauss, đối với trờng hợp này thì ta
có thể dùng công thức gần đúng sau đây để tính chuyển:
S
Y
=
'S
R2
Y
2
tb
2
tb
(I-1.21)
Trong đó:
Y
tb
= (Y
A
+ Y
B
)/2 - Là hoành độ trung bình của hai điểm đầu và
cuối đờng đo.
S' = S + S
H
- Là chiều dài "chiều dài đờng trắc địa"
d. Độ chính xác của phơng pháp
- Để đánh giá độ chính xác ta dùng công thức gần đúng sau đây:
m
S
= a.S + b
S
+ c (I.1.22)
Trong đó: a, b, c - Là các hệ số đặc trng cho độ chính xác của từng loại th-
ớc thép và phơng pháp đo.
- Trờng hợp đo một khoảng cách dùng n loại thớc thép hoặc đo một thớc
với n lần thì có thể đánh giá độ chính xác theo công thức sau:
+ Sai số trung phơng kết quả đo một thớc, hoặc một lần tính theo công
thức Betxen:
[ ]
1n
VV
m
SS
=
(I-1.23)
Trong đó: V
Si
= (S
tb
- S
i
) - Là độ lệch trị đo thứ i của chiều dài cạnh so với
trị trung bình.
+ Sai số trung phơng kết quả đo cuối cùng:
n
m
m
s
=
(I-1.24)
+ Sai số tơng đối của khoảng cách đo:
Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A
13
Trờng Đại học mỏ Địa chất Đồ án tốt nghiệp
nS
m
S
m
S
=
(I-1.25)
III.3. Đo chiều dài có độ chính xác cao bằng thớc dây Inva (1:1000000)
Các dụng cụ chủ yếu trong công tác đo chiều dài có độ chính xác cao bao
gồm:
- Bộ thớc dây Inva
- Thùng cuộn thớc
- Giá ròng rọc
- Giá 3 chân
- Dụng cụ định tâm
- Máy và mia thủy chuẩn
+ Dụng cụ định tâm: Giúp chúng ta chuyển tâm mốc lên giá trụ.
+ Giá ba chân: Dùng để nâng thớc dây khi đo, giúp cho quả tạ có thể kéo
thớc dây và dịch chuyển khi đọc số.
a. Quy trình đo dài bằng thớc dây Inva
- Công tác chuẩn bị trớc khi đo
- Đặt giá trị 1 và xác định tuyến đờng
- Đo thủy chuẩn đầu giá trụ
- Đo chiều dài
1- Công tác chuẩn bị bao gồm các bớc sau:
- Đo khái lợc: Nhằm mục đích tránh vợt qua chớng ngại vật, bố trí đợc
tổng chiều dài đờng đáy bằng số chẵn (nguyên) lần chiều dài thớc.
- Dựng thớc ở đầu đờng đáy và chôn mốc: Để tiện cho công tác đo đờng
đáy, ngời ta chia chiều dài đờng đáy thành 3 đoạn lớn, sau đó lại chia các đoạn
lớn thành các đoạn 1km, rồi chia các 1km thành các đoạn 24m. Tại hai điểm đầu
và cuối của cạnh đáy, điểm phân các đoạn lớn chôn các mốc trung tâm (giống
tam giác hạng I và II, chỉ khác là trên đó có dấu mốc bằng đinh nhọn hay vạch
chỉ tiêu).
Sinh Viên: Nguyễn Chuyên Đề Lớp: Trắc Địa K48 - A
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét