автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Исследования и разработка рекомендаций по ориентированию тоннелей большой протяженности

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЬОШУ ОБРАЗОВАНИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ

На правах рукописи УДК 528.1

АЛЬ-АВАДЖ НАДЖИБ МАНСУР Г 1

ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ . -РИЕНТИРОВАНИЮ ТОННЕЛЕЙ БОЛЬШОЙ ПРОТЯЖЕННО I

05.24.01 - ГЕОДЕЗИЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1996

Работа выполнена на кафедре прикладной геодезии Московского Государственного Университета геодезии и картографии.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Е.Б.КЖШИН

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор А.Н.СУХОВ, кандидат технических наук, доцент В.И.ССШОМАТОВ

Ведущая организация - Государственный Специализированный

Проектный институт, г.Москва

Защита состоится " 1996 г. в час.

на заседании специализированного Совета К.063.01.01 в Московском Государственном Университете геодезии и картографии по адресу: 103064., Москва, К-64, Гороховский пер., 4 (ауд.321).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИГАиК.

Автореферат разослан

о/ " ^96 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета В.А.МОНАХОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В Республике Йемен в настоящее время еще нет достаточного опыта в строительстве тоннелей и в его геодезическом обеспечении. В будущем в провинции Аль-Махра, находящейся в южной части Йемена, должна быть построена трасса длиной 250 км, расположенная между городами Хасуан и Нищтун и пролегающая до границы с Оманом. Кроме того, будут построены два тоннеля, расположенные в горах Расфертак, длина,которых 2 км. Строительство трассы будет развивать политические и экономические отношения между двумя странами, так как правительства Йемена и Омана решили создать свободную экономическую зону на границе. Эти сооружения также будут играть большую роль в развитии сельского хозяйства страны, в также в повышении уровня жизни местных жителей. В ближайшей перспективе планируется строительство метрополитена в крупных городах Республики Йемен. В связи с этим автору диссертации было поручено изучить опыт российских геодезистов по геодезическому обеспечению строительства тоннелей, уделив основное внимание методам их ориентирования.

Целью настоящей работы является изучение и разработка путей совершенствования методов геодезического обеспечения подземного строительства, в частности, ориентирования подземных выработок -одной из главных и ответственных геодезических задач. Известно достаточно много методов ориентирования, которые обеспечивают удовлетворительные результаты при длине проходки 1-1,5 км. При строительстве тоннелей большой протяженности (свыше 2-3 км) проблема ориентирования становится одной из главных.

Научной новизной работы является:

- выполнен анализ точности методов ориентирования подземных геодезических сетей;

- разработан строгий метод расчета координат и дирекционных углов по результатам измерений малых зенитных расстояний;

, - получены рабочие формулы оценки точности уравненных значений величин по результатам измерений малых зенитных расстояний.

Практическая ценность работы

Результаты выполненных исследований могут быть использованы при геодезическом обеспечении строительства тоннелей в условиях Йемена. Разработаны рекомендации по ориентированию подземных ге-

одезических сетей.

Апробация работы

Основные результаты работы обсуждены на научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК.

Объем и структура

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 129 страниц машинописного текста (в том числе 78 страниц основного текста, 3 таблицы, 28 рисунков). Список литературы включает 113 наименований, из них 22 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко обосновывается актуальность данной работы, сформулированы цели и задачи исследований.

В первой главе даны описания физико-географических особенностей Республики Йемен, из которых следует, что для успешного экономического развития страны необходимо развитие автомобильного и железнодорожного транспорта, а в крупных городах планируется строительство метро.

Вторая глава диссертации посвящена обзору методов проектирования и строительства тоннелей. Этот раздел отражает все необходимые конструктивные особенности подземного строительства, которые необходимо учитывать при разработке методов геодезического обеспечения строительства тоннелей. В этой же главе дан краткий обзор методов построения планового и высотного обоснования на земной поверхности. Отмечается, что наиболее сложным и ответственным видом работ является передача координат и дирекционного угла в подземные геодезические сети.

Третья глава диссертации посвящена анализу способов ориентирования подземной геодезической основы и их точности.

Координаты с поверхности в подземные выработки передают от точек основной или подходной полигонометрии, а дирекционные углы - от сторон тоннельных триангуляции.

Через порталы передача координат и дирекционных углов с поверхности в подземные выработки осуществляется непосредственными измерениями углов и линий в полигонометрических ходах, прокладываемых от геодезического обоснования, созданного на поверхности, в пройденные штольни или сооружаемые тоннели.

Применяются следующие способы ориентирования подземных выработок.

1. Магнитный способ. Средняя квадратическая ошибка одного ориентирования т = 5'.

2. Способ створа двух отвесов т = 30".

3. Усовершенствованный способ створа двух отвесов т = 15".

4. Способ шкалового примыкания к отвесам т = 25".

5. Способ оптического клина т = 12".

6. Способ соединительного треугольника т = 12".

7. Способ двух шахт т = 8" .

8. Способ поляризации светового потока:

при визуальной регистрации т = 1'; при электронной регистрации т = 5".

9. Автоколлимационный способ ориентирования из одного приема т = 8".

10. Гироскопическое ориентирование т = 10".

Анализ методов ориентирования показал, что наиболее приемлемыми методами являются методы соединительного треугольника и метод двух шахт. Они обладают следующими важными преимуществами:

- обеспечивают достаточную точность для передачи координат и дирекционного угла;

- достаточно просты при производстве работ;

- не требуют для производства работ таких дорогостоящих приборов, как гиротеодолиты, прецизионных оптических центриров, а также уникальных приборов, использующих поляризацию света и т.п.

Четвертая глава диссертации посвящена разработке рекомендация по ориентированию тоннелей.

Автор исследовал необходимость и целесообразность двух методов передачи дирекционного угла: методов соединительного треугольника и метода двух шахт, как это рекомендуют учебники по прикладной геодезии и наставления.

Как показали исследования автора диссертации, в таком объединении нет необходимости и, самое главное, непосредственная передача дирекционного угла не приводит к заметному повышению точности подземной сети.

Автор исследовал случай, когда имеются лишь две вентиляционные скважины и отсутствует возможность передать в тоннель ди-рекционный угол достаточной точности (рис.1), т

Рис. I . Ориентирование подземных сетей методом двух шахт

В точках А и В на поверхности земли определены координаты струн отвесов, а в точках А' и В' подземный полигонометрический ход опирается на эти же отвесы.

Вычисление координат и оценку точности выполнены в условной системе координат, причем начало координат расположено в пункте А'. а ось ординат будет проходить через центр двух крайних пунктов А' и Б", т.е. Хд* = О, Уд' = О, Хв• = 0 (рис.1).

Таким образом, система координат будет жестко связана с рассматриваемым полигонометрическим ходом при одной характерной особенности: в сети нет ни одной стороны хода с известным дирек-ционным углом.

В таком случае целесообразно выполнять вычисление координат в два этапа. На первом этапе любым приближенным способом определим дирекционный угол первой стороны S, и вычислим величину поперечного сдвига

П+1

хв' = £ Sjcosrtj + хд'. (1)

о=1

Учитывая, что в данном случае рассматривается вытянутый полигонометрический ход, и «i да 90°, Bi = 180° , а также то, что длины сторон Si = S2 = ■■■ = Sn = S, ошибки абсцисс пунктов, обусловленные ошибками измерения углов поворота и ошибкой приближенного определения дирекционного угла, равны

S 1

dxi = ---L d«j, (2)

Р j-l

а для конечной точки В'

S п+1

dxв* ---- L daj. (3)

Р j=l

В то же время ошибки дирекционных углов сторон хода характеризуются равенством

1-1

cfai = Дои - L dBj, (4)

j=l

С учетом равенства (4) выражения (2) и (3) примут соответс-

твенно следующий вид

= -5-1-Д<Х1 + - • Е (1 - (5)

Р а=1

5 п

бхв-= -б(П + 1;ДЙ1 + — • Е а + 1 - ¿.мез. (6)

Р 3=1

Переходя к средним квадратическим ошибкам, принимая, что угловые измерения равноточны, получим:

Б2-!2-^ Бг(1 - 1X21 - 1Л

пгх. = -5-+ -5-(7)

1 р2 6р2

„ 52лСл + 1)(2п + 11 = —(л + ичг* + -5-ЛГ,

в' р2 6р2

в. (8)

Формула (8) определяет величину поперечной невязки висячего хода относительно конечного пункта хода.

Для того, чтобы обеспечить безусловное выполнение условий с/хв' = О, что отвечает выбранной системе координат, можно вычислить поправку в первый дирекционный угол V« :

с/хв-

V«, ---. (9)

1 Б(п + 1)

Следовательно, ошибка дирекционного угла стороны хода равна

1-1 1 п с/«1ур = с/Вд + - •£ (п + 1 - с/Вд. (10)

4=1 л + 1 ¿=1

Переходя к средним квадратическим ошибкам, получим:

/п(2п + 1) -6(1 - 1Хл + 1 - 1) 1ур / 6(л + 1)

5%

1ур /1(л+1-1Х(п+1-1Х1-1Х22-1;+1(п+2-1Х2гн-3-21Л.

(12)

В табл.1 и 2 приведены значения и Юх{ при % = 1" при

значениях п = 4, 7, 10, 20, S = 206,265 м (рис.2 а,б).

Таблица 1

Таблица 2

NN л = 4 Л = 7 Л = 10 Л = 20

1 1 10 1,48 1,78 2,55

2 0 77 1,20 1,54 2,37

3 0 63 0,97 1,32 2,19

4 0 77 0,83 1,13 2,02

5 1 10 0,83 1,00 1,86

6 0,97 0,95 1,71

7 1,20 1,00 1,58

8 1,48 1,13 1,47

9 1,32 1,39

10 1,54 1,34

И 1,78 1,32

12 1,34

13 1,39

14 1,47

15 1,58

16 1,71

17 1,86

18 2,02

19 2,19

20 2,37

21 2,55

NN л = 4 л = 7 Л = 10 Л = 20

1 1, 10 1, 48 1, 78 2,55

2 1, 61 2, 50 3, 18 4,82

3 1, 61 3, 11 4, 22 6,83

4 1, 10 3, 32 4, 92 8,60

5 3, 11 5, 27 10,11

6 2, 50 5, 27 11,37

7 1, 48 4, 92 12,38

8 4, 22 13,13

9 3, 18 13,64

10 1, 78 13,89

И 13,89

12 13,64

13 13,13

14 12,38

15 11,37

16 10,11

17 8,60

18 6,83

19 4,82

20 2,55

Исследования показали, что метод двух шахт обладает высокой точностью и нет необходимости объединять его с методом соединительного треугольника.

Оригинальный метод передачи координат и дирекционного угла в шахту предложили французские геодезисты при строительстве Ев-ротоннеля. Он интересен тем, что для его реализации не требуется специальных приборов, кроме световой визирной цели. Этот метод обладает высокой точностью и по трудозатратам гораздо экономичнее методов створа двух отвесов и соединительного треугольника.

В статье дано описание лишь метода измерений и некоторые рабочие формулы. Определяемые элементы получают графически, хотя имеется оговорка, что можно применить метод уравнивания. В статье нет анализа точности, в связи с этим автор счел целесообразным ознакомить специалистов с новым методом, восполнить пробелы в теории данного метода и выполнить анализ точности.

Методика передачи координат заключается в следующем. На поверхности (рис.3) устанавливается визирная цель, координаты оси

л

Рис.2,а. Графики средних квадратических ошибок дирекционных углов

Рис. 2,6. графики средних квадратических ошибок абсцисс

Рис. 3. Передача координат в шахту

Рис.4.

(-«<■..... ....------2Н

График результатов измерений зенитных расстояний

которой определяются любым известным методом, нгйример}, прямой угловой засечкой. В шахте устанавливается теодолйт^ по возможности, близко к отвесной линии, проходящей через ось визкрной цели, так, чтобы зенитное расстояние не превышало 1'.

Зенитные расстояния измеряют 10-20 приемами при разных установках горизонтального круга, переставленного через 360°/л, где п - число приемов. По результатам измерений можно построить график измеренных зенитных расстояний (рис.4).

На графике видна синусоида и смещение оси синусоиды на постоянную величину 1, которое характеризует наклон оси теодолита, 2 - исправленное значение зенитного расстояния, а амплитуда синусоиды свидетельствует об эксцентриситете установки теодолита (т.е. смещении оси теодолита от отвесной линии, опущенной из оси перекрестия визирной марки).

Следовательно, имеем

2 + АБ1П(1VI - Чо)> (13)

где Ъ' = 1 + 1 - измеренные зенитные расстояния-, 2 - угол наклона оси теодолита; А - амплитуда синусоиды-, Ф] - текущее значение горизонтального угла; Фо _ отсчет по горизонтальному лимбу, где синусоида пересекает ось симметрии (начало синусоиды, 2' =0).

Измерив расстояние между теодолитом и визирной целью, или превышение Ь визирной марки над теодолитом, нетрудно вычислить линейную величину эксцентриситета е (рис.5)-.

е = ЬЪеА (14)

и направление по горизонтальному лимбу от оси теодолита до отвесной линии, проведенной через ось визирной марки ф0:

Фе = Фо - 90°.

Необходимость в изменении ф0 на 90° (если теодолит градусный) возникает в связи с тем, что наведение на визирную цель производят горизонтальной нитью, которая перпендикулярна оси визирования .

Анализ точности, выполненный автором диссертации, показал, что при глубине шахты 20 м, амплитуде синусоиды А = 1', и средней квадратической ошибке определения превышения, равной 0,5 м, средняя квадратическая ошибка определения эксцентриситета е не превысит 0,2 мм, что необходимо признать достаточно высокой точностью.

Рис. 5.

Схема для вычисления угла 5

В связи с тем, что величина эксцентриситета е мала и не превышает нескольких сантиметров, дирекционный угол линии СЮ' эксцентриситета можно определить с ошибкой 2-10'. Это обстоятельство существенно облегчает решаемую задачу и автор диссертации далее дает свои методы ее решения.

Если в шахте имеется пункт А, координаты которого позволяют вычислить дирекционный угол с необходимой в данном случае точностью, то данную задачу можно решить следующим образом. Взяв отсчеты по горизонтальному лимбу теодолита фа при наведении его на пункт А, мы можем вычислить угол р

В = Фе - ФА-

Измерив расстояние от теодолита до пункта А, можно вычислить угол б. Авторы данного метода предлагают вынести положение отвесной линии и измерить расстояние АО. Это трудно выполнить с, высокой точностью, а также при этом вносятся новые дополнительные ошибки.

Автор диссертации пришел к глубокому убеждению, что дополнительных построений делать нет необходимости, а угол 5 может быть вычислен по теореме синусов (рис.5):

б1п5 б1п(6 + в)

- = --(15)

е Б

или

БШа ( I СОЭ0\

СОБб- = ---з1пб, (16)

5 ^ е Б >

Из выражения (16) получим искомый угол:

еэ^пв

БШб = -. (17)

/б2 - 2БесояВ + е2

Искомые координаты оси вращения теодолита будут получены по

формулам

Хт = Хо + еэшаот;

Ут = Уо + есозйот.

где ато = «до - б - fl ± 180°.

Покажем использование метода наименьших квадратов для опре-

деления искомых величин 1, А и <р0- Если уравненные значения зенитных расстояний описываются в виде

2УР1 = Лз1пСчч - <р0; - 1, (18)

следовательно, поправка в измеренные величины будет равна:

V! = - у^пГ^ - ч>о) + 1- (19)

Получив графически приближенные значения А', ф*0 и г', будем вычислять поправки к ним:

А = А' + 8А; Ф = Ф'о + 5<р; 1 = Г + 61.

Используя эти равенства, из уравнения (19) получим:

5Ф

VI = -6А31П(Ф1 - Ф'0) + А'—соэ(Ф1 - Ф'о) +51 + ^1 (20)

Р

где и = - Л'зШСф! " Фо) + 1'-

Учитывая то обстоятельство, что в данном методе зенитные расстояния измеряются в пределах от О до л через равные углы, вычисление коэффициентов нормальных уравнений может быть упрощено, так как

п

Е я1п(ф1 - ф0') = 0; 1=1.

Е с.0Б(ф1 - Фо') = О. 1=1

/

в нашем случае коэффициенты нормальных урав-

л

Фо') = —; 2

Следовательно, нений будут равны:

п

[аа] = Е з1п2(ф! -1=1

п

[ав] = — Е зхп(Ф1 - Фо')соб(Ф4 - ф0') = О; Р 1=1

п

1ас] = Е 51П(Ф1 - Фо') 1=1 = 0;

п п п

[а13 = Е 2'131п2(ф}-фо') -А' Е зш2(ф1-ф0' )2+1' Е э1п2(ф1

1=1 1=1 1=1

п А'п

= Е 1'1Б1п(ф1-фй') _ )

1=1 2

О г, о

А'*" А л

ГЬЫ = Е С052(ф1-ф0') = -

Р2 1=1 2р

л- п

= — Е соз(ф1"ф0') = 0; Р 1=1

/5' п Л'2 п

[ЬП= — Е г^соБ^-фо')--Е зШ(ф1-фо')соз(ф1-фо') +

Р 1=1 Р 1=1

п ^ п ■ + 1' Е соэ(ф1-ф0') = — Е г'1соз(ф1-ф0>);

1=1 Р 1=1

/со? = л;

п

ГсЛ = Е 2'1 + л* г, 1=1

где а = бШСф! - ФоЬ 4*

Ь = — соб("Ф1 - ф0); Р

с = 1. .

Ив анализа приведенных формул нетрудно убедиться, что в данной задаче нет необходимости в стандартном решении нормальных уравнений, так как система уравнений распадается на три независимых уравнения. В таком случае искомые коэффициенты могут быть вычислены по следующим достаточно простым для практического при-

менения формулам

А -

2-Е 2'131п(ф1-(Ро') 1=1

(22)

бф =

2р-£ 2*1С0з(ф1-фо*) 1=1

А'п

(23)

1 п

} ---Е 2'!.

л 1=1

(24)

Из равенства (22) нетрудно получить среднюю квадратическую ошибку определения А:

т =

•щ.

(25)

л

В соответствии с этой формулой случайная ошибка измерения зенитного расстояния входит в значение А существенно ослабленной.

Однако, пользоваться только формулой (25) для оценки точности можно не во всех случаях, так как при измерении зенитных расстояний будут проявляться и систематические ошибки, свойственные конкретному теодолиту.

Средние квадратические ошибки передачи координат описанным способом характеризуются равенством:

т ° р^соэ /4 р2

= + 1£2Лсо52а01тг?Ъ + —5-т—т2 д + —з1пгс<от/п20^.

т ° р2соэ <4 р2

Анализ точности передачи угла показал, что вклад ошибок,связанных с измерением зенитных расстояний при глубине шахты 20 м и средней квадратической ошибке измерения тг = 4" не превышает 1 мм.

Передачу дирекционного угла в шахту, используя описанный выше метод передачи координат, целесообразно выполнить методом соединительного треугольника. При зтом сам процесс измерений практически не изменяется, но обработка должна быть иная.

Описанный метод передачи координат позволяет осуществить и передачу в шахту дирекционного угла достаточно простым способом и с высокой точностью. Данный метод удобно использовать, объединив его с методом соединительного треугольника. На поверхности метод соединительного треугольника используется практически без изменений. При зтом следует помнить, что визирные марки следует располагать ближе к оси тоннеля (рис.6). На поверхности измеряются длины линий АМ-1 = 51, АМ»= = 52, М1М2 = Бз, примычный угол Ф и малый угол ш. По результатам измерений вычисляют координаты марок и М\, Мо.

Дирекционный угол линии М\Мо вычислим по координатам

_ _ 5ОБ1П(йав + у + а)- З^тСалв + V) (0 .

1ейМ1М2 = = 52СОЗ(«АВ + Ф + <*) - 51СОЗГ«АВ + ФУ 1 }

Средняя квадратическая ошибка дирекционного угла равна:

о(Ъ-21 + 522;З1П2Ш 5?'З(Б2-51созы)2

¡¡ГА'Щ МО= Р"-о-пгэ + -о-Щ>-

Таким образом, мы получили формулу для оценки точности определения дирекционного угла ам, в зависимости от ошибок угловых и линейных измерений в более общей и строгой форме.

Приближенное значение дирекционного угла можно определить, наводясь на вторую визирную марку, расположенную в устье шахты, в том случае, когда это затруднено по технологическим соображениям, можно вынести на местность положение проекций марок М\ и А/о на уровень тоннеля, а затем методом соединительного треугольника передать дирекционный угол в шахту. Анализ точности, выполненный автором, показывает, что при глубине шахты в 20 метров основным источником ошибок в данном методе, будут угловые и линейные измерения в соединительных треугольниках.

В тех случаях, когда при строительстве тоннелей используют-

Рис.6 . Фрагмент соединительного треугольника

ся шахты, необходимо применять их как для передачи координат, так и для передачи дирекционного угла. Последующая обработка результатов измерений в таком случае позволит получить дирекцион-ный угол между пунктами подземной полигонометрии с наибольшей точностью. В таком случае передача дирекционного угла и координат пункта может производиться либо методом соединительного треугольника, либо, что предпочтительнее, новым методом с использованием теодолита.

В последние годы арсенал высокоточных геодезических приборов пополнился новыми спутниковыми методами измерений. Многие 6РБ-приемники обеспечивают высокую точность определения взаимного положения смежных пунктов. Средняя квадратическая ошибка определения приращений координат двухчастотными приемниками, как правило, не хуже 5 мм + 1-10~б0, где О - расстояние между пунктами. Учитывая высокую точность определения приращений координат, можно считать, что такие методы могут быть с успехом использованы при создании нааемной плановой сети. С целью уменьшения влияния ошибок эфемерид спутников, а также ошибок учета влияния ионосферы и атмосферы, желательно использование нескольких приемников для одновременного определения приращений координат между пунктами, равномерно расположенных по всей длине сети вдоль тоннеля. Эти пункты затем можно использовать как каркас для дальнейшего сгущения сети традиционными методами или бРЭ-ме-тодами. При преобразовании координат пунктов из системы координат №(33-84 в местную следует отдать предпочтение тем методам, которые вносят минимальные искажения в дирекционные углы.

Зависимость ошибок определения дирекционного угла от ошибок приращений координат запишем в виде:

с/а

<№у и Ауцс1Ьхц

йхи Лх2^

или

Полагая, что ошибки приращений координат независимы друг от друга и равноточны, средняя квадратическая ошибка определения дирекционного угла может быть записана в виде:

т X. У1 j

т* = Р

При расстоянии между пунктами 51^ = 1 км средняя квадрати-ческая ошибка определения дирекционного угла будет равна 1", что является исключительно высокой точностью. В том случае, если между ошибками приращений координат имеется корреляционная зависимость и если она будет известна, средняя квадратическая ошибка дирекционного угла будет несколько иной, но в любом случае достаточно высокой для практического использования спутниковых методов для создания наземной плановой сети геодезического обеспечения строительства тоннелей.

В тех исключительных случаях, когда необходимо построить длинный тоннель, а возможность передачи дирекционных углов отсутствует или связана со значительными затратами, можно рассмотреть следующий вариант обеспечения сбойки двух тоннелей (рис.7). Автор рекомендует сместить тоннель с прямой на угол г, который в 5 - 10 раз должен превосходить среднюю квадратическуга ошибку допустимой несбойки тоннелей тл\

В таком случае сбойка двух тоннелей произойдет обязательно. Более того, если за несколько метров до сбойки будет пробита штольня, как показано на рис.7, и через нее осуществить измерения связующих углов В1 и 02. а если удастся, и расстояния, то два "висячих" полигонометрических ход могут быть уравнены в единую сеть и можно выполнить корректировку сбойки двух тоннелей. Такой метод сбойки двух протяженных тоннелей с ослабленным геодезическим обеспечением вполне реален, тем более что обеспечение сбойки тоннелей по высоте не вызывает, как правило, заметных затруднений.

Автор рассчитал максимальные радиусы кривой в подобной ситуации. Пусть тангенс равен половине длины штольни Т = 2м при угле ф = 2', максимально возможный радиус кривой может быть вычислен по формуле:

Г = (5 + 10

т

2 м-р*

- ч 6 км.

1'

/? =

^(ф/2)

Следовательно, такой способ допустим при строительстве как автомобильной, так и железных дорог.

Рис. 7. Тоннель со смещённым местом сбойки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с поставленной геодезической службой Йемена передо мною задачей - изучить методы геодезического обеспечения строительства тоннелей, мною был собран материал, отражающий опыт геодезистов России. В диссертации описаны конструктивные особенности тоннелей и методы их создания. Эти сведения необходимо знать при разработке проекта производства геодезических работ. В диссертации отмечено, что кроме создания планового и высотного обоснования в районе строительства тоннеля, одной из важных и ответственных работ является передача дирекционного угла в тоннель. В связи с этим, наибольшее внимание в диссертации уделено аналитическому обзору и анализу точности ориентирования подземных выработок.

Анализ точности методов передачи дирекционного угла в подземные выработки показал, что более высокой точностью и достаточной оперативностью обладают два метода - метод соединительного треугольника и метод двух шахт. Детальному изучению этих методов и их совершенствованию автор посвятил специальные разделы в гл.З.

Анализируя метод двух шахт, автор показал, что в общем случае нет необходимости в передаче дирекционного угла методом соединительного треугольника. Достаточно передать только координаты в двух точках и проложить полигонометрический ход между ними. В диссертации даны формулы для вычисления координат для анализа точности вытянутого полигонометрического хода, которые показали, что использование дополнительного дирекционного угла в методе соединительного треугольника, практически не повышает точности ориентирования сторон подземной полигонометрии. При этом организация геодезических работ существенно упрощается.

При обзоре зарубежной научной литературы автором диссертации обнаружен новый метод передачи координат и дирекционного угла в подземную выработку, который использовался при проложении Евротоннеля черев пролив Ла-Манш. Описание этого метода передачи координат отсутствует в учебной и научной литературе России, и автор'диссертации привел его. Учитывая, что разработчики этого метода дали приближенные методы решения и практически не привели рабочих формул для оценки точности, автор диссертации привел описание метода передачи координат с помощью теодолита, разработал строгое решение этой задачи и выполнил анализ точности мето-

да, доведя его до рабочих формул.

Этот же метод, используемый для передачи координат двух точек через ствол шахты, может быть с успехом использован для передачи дирекционного угла в подземные выработки. В диссертации приведен метод использования теодолита, измеряющего малые зенитные расстояния в сочетании с методом соединительного треугольника. Автор диссертации дал новый подход к анализу точности метода соединительного треугольника, используя координаты пунктов в условной системе координат. Такой метод оценки точности наиболее удобен для анализа точности в сочетании с новым методом передачи координат в шахту.

В последнем разделе диссертации автор подвел итоги методам ориентирования подземных геодезических сетей, дав рекомендации использования метод соединительного треугольника и метод двух шахт в сочетании с методом передачи координат с измерением малых зенитных расстояний.

Освещены возможности использования спутниковых приемников при подземном строительстве. Учитывая, что спутниковые приемники работают только на поверхности земли, они могут найти применение в сочетании с методом двух шахт, что существенно ограничивает их возможности. В тех случаях, когда возникает необходимость в строительстве длинного тоннеля, и известные методы контроля и ориентирования подземных геодезических сетей не могут быть использованы, автор рекомендовал использовать строительство тоннеля с использованием изгиба средней части тоннеля, сместив направление тоннеля от прямой в одну сторону на угловую величину в 5-10 раз более средней квадратической ошибки определения дирекционного угла. При этом угол отклонения от прямой линии должен превышать предельную ошибку определения дирекционного угла так, чтобы встреча двух проходческих щитов произошла неизбежно.

Подводя итоги выполненной работы, можно признать, что все задачи, поставленные перед автором и сформулированные в первых разделах диссертации, решены.

Список работ, опубликованных по теме диссертации и докладов , на конференциях.

1. Аль-Авадж Наджиб Мансур Хамид. О новом методе передачи координат и дирекционного угла в шахту. - Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1996, N 3.

2. Аль-Авадж Наджиб Мансур Хамид. Исследование точности метода передачи координат в шахту. Доклад на конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК. М., 1995 г.

Подписано в печать 0S.D3.9f г. Заказ № 3& тираж 80 экз.

УПП «Репрография» г.Москва, Гороховский пер., д.4