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【尾矿库专题】五:细致讲解尾矿坝位移监测常用到的两种方法!

作者:admin 发布日期: 2018-12-18 二维码分享

般常用的水平位移监测方法有:视准线法、测小角法、前方交会法、极坐标法和反演小角法。


当要观测某一特定方向(譬如垂直于基坑维护体方向)的位移时,经常采用视准线法、小角度法等观测方法。


但当变形体附近难以找到合适的工作基点或需同时观测变形体两个方向位移时,则一般采用前方交会法。


水平位移观测观测实践中利用较多的前方交会法主要有两种:测边前方交会法和测角前方交会法。


另外还有极坐标法以及一些困难条件下的水平位移观测方法。


在非煤矿山领域,尾矿坝的位移监测常用到视准线法前方交汇法,本期我们将着重介绍一下这两种方法。


1

视准线法

当需要测定变形体某一特定方向(譬如垂直于基坑维护体方向)的位移时,常使用视准线法或测小角法。


原理


如下图所示,点A、B是视准线的两个基准点(端点),1、2、3为水平位移观测点。观测时将经纬仪置于A点,将仪器照准B点,将水平制动装置制动。


竖直转动经纬仪,分别转至1、2、3 三个点附近,用钢尺等工具测得水准观测点至A—B这条视准线的距离。根据前后两次的测量距离,得出这段时间内水平位移量。



精度分析


由基准线的设置过程可知,观测误差主要包括仪器测站点仪器对中误差,视准线照准误差,读数照准误差,其中,影响a大的无疑是读数照准误差。


可知,当即准线太长时,目标模糊,读数照准精度太差;且后视点与测点距离相差太远,望远镜调焦误差较大,无疑对观测成果有较大影响。


另外此方法还受到大气折光等因素的影响。


优点


视准线观测方法因其原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点, 在水平位移观测中得到了广泛应用,并且派生出了多种多样的观测方法,如分段视准线,终点设站视准线等。


不足


对较长的视准线而言, 由于视线长, 使照准误差增大, 甚至可能造成照准困难。当即准线太长时,目标模糊,照准精度太差且后视点与测点距离相差太远,望远镜调焦误差较大,无疑对观测成果有较大影响。精度低,不易实现自动观测,受外界条件影响较大,而且变形值(位移标点的位移量)不能超出该系统的a大偏距值,否则无法进行观测。



2

前方交会法

如果变形观测点散布在变形体上或者在变形体附近无合适的基准点可供选择时,人们常用前方交会法来进行观测,这时,基准点选择在面对变形体的远处。前方交会法主要有两种:测边前方交会法和测角前方交会法。


测角前方交会法


原理


如图所示:

用经纬仪在已知点A,B上测出α和β角,计算待定点P的坐标。


精度分析


其前方交会点P的点位中误差的公式为:



式中mβ为测角中误差,ρ〞=206265,S为A,B间距离。对该式的进一步分析表明:当γ=90°时,点位中误差不随α,β的变化而变化。


当γ>90°时,对称交会时的点位中误差a小,精度a高。


当γ<90°时,对称交会时点位中误差a大,对精度不利。


测边前方交会法


原理


如图所示


P表示位移点,A1,A2表示工作基点。设A1坐标为(X1,Y1),A2坐标为(X2,Y2),P坐标为(XP,YP)。


观测S1,S2边,求交会点P的坐标。用测距仪在A1点测得A1到P点的平距为S1,在A2点测得A1到P点的平距为S2。基线平距S3在aa观测后即可以将其固定。


由上图可得:


XP=X1+AD*cosω-h*sinω

YP=Y1+AD*sinω+h*cosω


式中,AD=(s12+s32-s22)/2s3,h=√(s12-AD2)


设P点的位移为△XP,△YP,相应的水平距离变化为△S1,△S2。


精度分析


设边长S1,S2的测距中误差为ms1,ms2,则测边交会的点位精度可用下式表示:

设交会边长S1,S2的观测误差为ms1,ms2,则m△s1=√2ms1, m△s2=√2ms2,可得位移中误差公式如下:

位移点P的位移误差


优点


前方交会法相对于其他水平位移观测的方法如视准线法、小角度法等具有以下优点:


① 基点布置有较大灵活性。前方交会法的工作基点一般位于面向测点并可以适当远离变形体,而视准线法等方法的工作基点必须设置在位于变形体附近并且必须基本与测点在同一轴线上,所以前方交会法工作基点的选择更具灵活性。特别是当变形体附近难以找到合适的工作基点时,前方交会法更能显出其优点。


②前方交会法能同时观测2个方向的位移。


③观测耗时少。当测点较多,并分布在多条直线上时,前方交会法的耗时较视准线等方法少。


不足


前方交会法由于受测角误差、测边误差、交会角及图形结构、基线长度、外界条件的变化等因素影响,精度较低。


另外,其观测工作量较大,计算过程较复杂,故不单独使用,而是常作为备用手段或配合其他方法使用。


特别的,对于边长交会法,由于测距仪的测距精度包含固定误差和比例误差,当距离增加时其误差也会增大。


在选择工作基点时,除要满足通视和工作基点的稳定性外,还必须考虑工作基点与测点间的视距不要过长。


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