隧道贯通测量的精度估算

1 99 2

年第

l

期

工

程

勘

察

隧道贯通测量的精度估算葛洲坝水电工程学院陆付民【提奥】本文推导了隧道贯通测童的精度估算公式,

这个公式不仅考虑了m 1 .

角。

蚤边精度对隧道测圣的影响最后给出了一个葬例[ A b s t rabr e a,

,

而且还考虑了洞外控制点的精度对隧道 m童的影响] .。

得出了若干结论a,

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一

、

引言,

控制测显的影响综合加以考虑一般笼统地,

,

然后对洞内。

现有贯通测量的精度估算

控制测量的测角量边精度提出要求二、

规定洞外控制侧量对贯通侧量的影响不超过某个数值,

隧道横向贯通的精度估算公式l,

然后再根据设计的允许误差。

对洞:、

如图便起见3,

为一隧道洞外测量控制网,

,

洞内控制测量提出精度要求有限的控制点上 (如图尸3

一般而言

,

月为隧道进洞日

P

3

为隧道出洞口,

,

为了方.

外控制测量对贯通测量的影响仅反应在几个1

将坐标原点选在月点。

且将 Y轴选一般,

中的月。

、

B

、

尸

在月尸的连线上

为加快工程进度

点 )

。

而这些点的精度与洞外控制网的因此,

在A相同

、

尸

3

两点同时向中间开挖_

假设进度

形状及观测值的精度密切相关不同的洞外控制网,

对于

,

,此时隧道贯通面基本上位于 A尸的。

其对贯通测量的影响程

中点艺处形式,

而洞内施 I控制一般布设成导线:、

度也不尽相同

,

这样我们就必须将洞内洞外,

此时 Z点的贯通误差不仅与侧角,

量

但由于点 3 (公路边 )的观测数据欠佳因此大,,

机在高温下置时间较短三从出:、

晶振器不稳定

,

以及接收机静

单基线计算结果与网平差结果相差较1

。

最大达

米多,

,

而且利用单基线的相对,

初步结论月中句

和7

定位计算结果

计算各边和各点间坐标差,、

4

月中旬两次试验结果看,

并计算三角形闭合差 (牙得结果也不理想 (见图求算得l 1

甲;

,

、

研1

,

)、

,

所点

公路边的观测数据不佳可以认为 G P S。

)

通过Z

2

观测期间车辆频繁从天线附近通过所产生的影响对观侧是不利的附近,

3

号点坐标及点间。

斜距与用 G P Sm多,

若将点位布设在铁路,

直接测得的数值相差最大达m左右。

一般在

火车运行中所产生的巨大振动。

对因此,

由此可见

,

点

3

的观测数据不太的相对定位结,

G P S的观测将产生更为不良的影响

好

因此。

,

造成

l一3

和2一 3边

G P S测站应尽可能远离交通量大的路边

果不佳可能

分析点

3

测量精度低的主要原因,

并应避开路边树木和其它障碍物前,

。

此外观测

l )

天线接收的卫星信号受汽车通过的2

接收机晶体振荡器应有足够的通电预热。

影响造成噪音大和信号中断现象

)接收

时间和测站静置的时问

46

工,

程、

勘

察‘“

传9年第 2,

l

期

边的误差有关尸2、

而且与洞外控制点。

刀

、

B

一:

二

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:

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刀+

、

一

+

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,

,

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P

3

的点位误差有关,

此时

,

在分析贯

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,

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,

,

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刀

:

、

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片

,

通测量的精度时。‘

我们可以将控制点的点位此时J xz?,

……

夕

、

,

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一

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j

( 2

)

误盖及洞内导线的侧角量边误差综合加以考虑

横向贯通误差为X右万.

一

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一

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,

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2

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一

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,

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,

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3,

:

…

+

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,

+

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l ) 18 0

“

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对卜式两边取全微分设洞内导线边的个数为 Z K开挖时,,

并因二

在X,

月

点处S:

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:

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_

,刀+

刀 ),

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1

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2

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,

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,

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方向前进时第 j个导线点为 BJ X。,召: o Z。;”二=

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,

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,

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2

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,

+

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一

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〕

二

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3

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2

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+

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一

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刁尸尸:

+

J夕;

:

若导线边相差不大时合,

,

Z

点即与B二点重￡:

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.

,

,

十。

.

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:

2

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,

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二

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,

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、B:、

二

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则有a

:

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2

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、

Z

,

,

二

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S

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一

l

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‘

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一

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尸

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十

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2此时由尸点求得的Z

的纵坐标为尸:+

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:

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,

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3

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,

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一

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。

十

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_

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,

]9 92

年第 1期P

工

.

程

勘,

察

其中S尸。

,

。、

S

,

2,

3

分别为 A则有:

、

B

及

Z

、

一般而言”,。,

测角中误差是相等的用。2二=;

,

则2

之间的水平距离

,

=

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召:

。

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S

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淤即为隧道横向贯通的精度估算

刀Y

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S“’

尸 2尸 3

己Y

尸

,

公式:

。

若隧洞设计为直线隧洞,

则导线为直。,

,

,

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尸 2尸,

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伸导线一

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:

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,

,

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C

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,

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+

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一

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、

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一

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一

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一

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,

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一

,

一

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,

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:

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二

K S

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,

尸

。 () s a尸。尸:

一3P“

‘几一瓦

s)

尸:尸:

月十二

尸:尸3

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、

d s

,

1前面的系数分另1为,

a,

、

C,、

( j。

则 (

5

x式变为用汤,

用

异,

+

1 ) ( ZK2

+

l)5

2

1一 ZK

)、

,

且令d, 2、

X

、

d y、

,

、

d X3

B

d y

(

6

)

d X

,

2

d y、

d

X、

,

3

d y

,

前面的系数分:

由 (

6

)式看出

对直线隧道而言。

,

量

别为 b

l

b

Z

、

”二

一,

bA

。,

则有b声Ys

边误差对贯通测量没有影响+

d刀

X

z

b d X++a Z

+

滩

b d X3

刀一

三p:

、

算例1,

b d‘7

b d Xd

八+ b, 2

d。

X

p:,

+2

b+a2

。

打d,

如图长4。

为某直线隧 J互刁、念图(左尸的长度 )2,,

,

隧道全之间的,

+

b

d y

l

刀

+

686

.

0 9om

A B

刀

:

+

……e Z

+

a Z二

d

刀

二+

距离用高精度的测距仪量测s Z兀

其误差可忽

e 1d s l+

d

s Z+

……+

e Z兀

d

略

三角形的内角用 J经纬仪进行了观侧Z,,

( 4 )

开始时以刀为坐标原点以月 B方向为 X轴进行了平差最后用坐标变换法将坐标轴旋转,

由 (

4

)式可以看出

,

横向贯通测量的,

精度不仅与测角量边的精度有关洞外控制点的点位精度有关”,

而且还与,、

了某一角度此时K=

使 Y轴方向与A

尸:二

方向重合.

,

由于X,

Y,

,

、

假设洞内导线的平均边长 S 0 2,,,

1 17

15 2

m

,

一X。

,

3

、

y

,

3

彼此间是相关的,

因此

横

由洞外控制测量平差求得优控一,

向贯通测量的精度还与这些点的相关性有关

士 24 m m

1根据文献「」对于长度为 4

一 8

假设洞外控制测量时。,

其单位权中误差

k m的隧洞

当从两边开挖时,

,

横向贯通中6‘,

的O

估值为。,

而这些点的相关协因数阵为, rb、:}b}

误差的允许值为 7 m m 5时用要求J,

则由公式 (m召

)求

则这些点对横向贯通的影响为

得洞内导线的测角中误差:

二

士1

7,

此

经纬仪测角而文献[

,

测

3

侧回即可满足精度,

,

是

=

,

: 7。 (吕b b…… b b ):

a

1〕所

讨论的方法

则要

求当,

t

1

、 .

口 O咨‘

r.产 .闯

J 1

5横向贯通中误差的允许值为 7 m m时

由洞,

0内侧量所引起的横向中误差不超过 6 m m

工

程

勘

察,

19 9 2年

第

1

期

由洞外控制侧量引起的横向中误差不超过朽m m士1‘,,

作控制测绒的 1二量

应设法提高洞外某些控月、

此时算得洞内浮线的侧加卜差 m误.

。-

制点

「 l (女咚! 1,

,

1的,,

B

、

P

Z

、

P

,

点 )的

4

,

则用 J经纬仪需测Z。

4

个测回才能满

点位精度采取3一.

此时

我们可以对洞外控制测量。

足精度要求,

这样

,

文献[ 1〕讨论的方法所

定的优化观测方案

要求洞内测角精度比本文所讨论的方法要高的差这对保证横向贯通的精度是有积极意义但山此增加了测角工作量 (需侧。

山于洞外某些控制点对贯通测量的影,

响不仅与这些点的点位精度有关这些点的相关性有关是一,

而且还与

,

4

测

因此点位的相关性也。

回 )

当洞外控制测敬引起的横向贯通中误m时。

个不可忽视的问题4.

大于4 5 m.

,

则文献〔1,.

〕分析方法是的

当洞外控制测驻结束后o.

,

我们就可以6

相当危险的

为此,

我们应该将洞内洞外控然后对洞内测角量边一

n求出I

然后根据 (

.

5

),

式或 (

)式对

{制侧权综合加以考虑

彻叮角

、

鼠边提出精度要求.

从而避免了盲目,

提出精度要求方法,

以便选择

定的仪器和观侧。

性

。

使工程质觉得到保证、

5

当隧洞设计为直线隧洞时。

量边误差

四1.

结论,

对贯通测量无影响不仅[1

洞外控制点对贯通测缺的影响,

参〕i李节岳,

考

文,

献,

与外控制测墩的精度有关洞点的相对位置有关2.

而且还与这些

I L程彻!量学,

测绘出版社,

19 8 4

年

。

。

[ 2弓

中新矿业学院等社,

矿山测量

煤碳工业出版

为了保证贯通侧量的精度并减小洞外

19 8 2

年

。

1二接第 6 0页 )况下,

p p。

m2

,

因边长为往返观测则。士4.

,

二

士6.

.

6m

m/

侧边精度高于测角精度,,

在保证测角,

训

‘

二

了m

m

,

同样

m

*

=

士4

7p p,

m

以

精度的前提下高经济效益。

适当降低测距精度

既可保,

此作为平差时边长测量的先验精度。。=

亦能与

证导线网的整体精度因此,

又可减少工作量

提

士 l

’‘

.

02

较好地匹配,

。

作业前应根据拟采用的,

导线网观侧值精度匹配问题是导线平差

仪器估算测距和测角的予期精度匹配,

如二者不,

中的关键问题,

也是「前巫待解决的学术课 J,,。

贝应加以适当调整 1V.

,

一般狈距中误差 (1.

题希通过本文共同探讨以便更好的解决参

可较规范规定的数值放宽 l一

5倍。

即平差,

后J S/5.

、卜均

比值在

1

.

。一 0

.

4

考「

文

献,

之间

由于测距仪的系统误差不易求得用 (1

平。

f「1〕顾孝烈等城}导线测量19 8d

测绘出版社

差时也可把系统误差与偶然误差等同看待例如0.

年,

,

本文算例

,

)式求得的,

[ 2〕

杨子龙

“

二

l程边角网中观测值的粗差检《

士

验和平差时权的确定年第3

工程侧量》

198 8

66

,

它只反映了测趴的偶然误差,

为此可士 1 32,.

期

以认为测距单位权, 1误差为n己

2召

=

〔3〕潘宝玉 E D M浮线边长精度估算地矿测.

二= 2召

一

a

=

士6

.

6m

m

,

In

二= 2拼 b

二

士6

6

绘

,

一 91 9

年第

硕期