【正文】 作者：工程小白 第一章 聯(lián)系測(cè)量第一節(jié) 聯(lián)系測(cè)量的定義一、聯(lián)系測(cè)量的定義將地面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)傳遞到地下，確定地下控制點(diǎn)、控制邊,作為地下控制導(dǎo)線的起算數(shù)據(jù)，這一過程測(cè)量工作叫做聯(lián)系測(cè)量。將地面平面坐標(biāo)系統(tǒng)傳遞到地下的測(cè)量稱為平面聯(lián)系測(cè)量，簡(jiǎn)稱定向。將地面高程系統(tǒng)傳遞到地下的測(cè)量稱高程聯(lián)系測(cè)量，簡(jiǎn)稱導(dǎo)入高程[1]。聯(lián)系測(cè)量工作應(yīng)包括地面趨近導(dǎo)線測(cè)量趨近水準(zhǔn)測(cè)量、通過豎井斜井通道的定向測(cè)量和傳遞高程測(cè)量以及地下趨近導(dǎo)線測(cè)量地下趨近水準(zhǔn)測(cè)量[2]。二、聯(lián)系測(cè)量的任務(wù)聯(lián)系測(cè)量的任務(wù)在于：(1)、確定地下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算邊的坐標(biāo)方位角；(2)、確定地下經(jīng)緯儀導(dǎo)線起算點(diǎn)的平面坐標(biāo)x和y；(3)、確定地下水準(zhǔn)點(diǎn)的高程H[1]。前兩項(xiàng)任務(wù)是通過平面聯(lián)系測(cè)量定向來完成的；第三個(gè)任務(wù)是通過導(dǎo)入高程來完成的。這樣就獲得了地下平面與高程測(cè)量的起算數(shù)據(jù)[1]。第二節(jié) 聯(lián)系測(cè)量的種類聯(lián)系測(cè)量分為平面聯(lián)系測(cè)量（簡(jiǎn)稱為定向）和高程聯(lián)系測(cè)量（簡(jiǎn)稱為導(dǎo)入高程）。平面聯(lián)系測(cè)量說來可分為兩大類：一類是從幾何原理出發(fā)的幾何定向；另一類是以物理特性為基礎(chǔ)的物理定向[1]。幾何定向分為：通過平硐或斜井的幾何定向；通過一個(gè)立井的幾何定向（一井定向）；通過兩個(gè)立井的幾何定向（兩井定向）[1]。物理定向可分為： 用精密磁性儀器定向；用投向儀（投點(diǎn)儀）定向；用陀螺經(jīng)緯儀定向[1]。通過平硐或斜井的幾何定向，只需要通過平硐或斜井敷設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)線，對(duì)地面和地下進(jìn)行聯(lián)測(cè)即可[1]。但是在地鐵工程中由于地下鐵道本身的特點(diǎn)，并沒有平硐或斜井，有的只是豎井（出土井或下灰井或是更寬敞的明挖車站），因此，通過平硐或斜井的幾何定向在地鐵的平面聯(lián)系測(cè)量中一般不用,只在礦山測(cè)量中有應(yīng)用。在地鐵平面聯(lián)系測(cè)量中的導(dǎo)線直接傳遞法、豎直導(dǎo)線定向法的原理和通過平硐或斜井幾何定向的原理是一樣的[1]。第三節(jié) 幾何定向 這里主要講的是立井幾何定向。在立井中懸掛鋼絲垂線由地面向地下傳遞平面坐標(biāo)和方向的測(cè)量工作成為立井幾何定向。立井幾何定向概要地說，就是在井筒內(nèi)懸掛鋼絲垂線，鋼絲的一端固定在地面，另一端系有定向?qū)Ｓ玫拇骨蜃杂蓱覓煊诙ㄏ蛩?，一般稱作垂球線。再按地面坐標(biāo)系統(tǒng)求出垂球線的平面坐標(biāo)及其連線的方位角；在定向水平上把垂球線與地下永久導(dǎo)線點(diǎn)連接起來，這樣便能將地面的方向和坐標(biāo)傳遞到地下，而達(dá)到定向的目的。因此，可把立井定向工作分為兩個(gè)部分：由地面向定向水平投點(diǎn)（簡(jiǎn)稱投點(diǎn)）；在地面和定向水平上與垂球線連接（簡(jiǎn)稱連接）。立井幾何定向分為一井定向和兩井定向[1]。一井定向方法有連接三角形法、四邊形法和適合小型礦井的瞄直法等。這里僅介紹連接三角形法[1]。一、一井定向(一)投點(diǎn)采用連接三角形進(jìn)行一井定向時(shí)，要在井筒內(nèi)掛兩根垂球線。投點(diǎn)時(shí)，一般都采用垂球線單重投點(diǎn)法，即在投點(diǎn)過程中，垂球的重量不變。單重投點(diǎn)可分為兩類：?jiǎn)沃胤€(wěn)定投點(diǎn)和單重?cái)[動(dòng)頭點(diǎn)。單重穩(wěn)定投點(diǎn)法是將垂球放在水桶內(nèi)，使其基本上處于靜止?fàn)顟B(tài)；在定向水平上測(cè)角量邊時(shí)均與靜止的垂球線進(jìn)行連接。單重?cái)[動(dòng)投點(diǎn)法則恰恰相反，而是讓垂球自由擺動(dòng)，用專門的設(shè)備觀測(cè)垂球線的擺動(dòng)，而求出它的靜止位置并加以固定；在定向水平上連接時(shí)，則按固定的垂球線位置進(jìn)行[1]。穩(wěn)定投點(diǎn)法,只有當(dāng)垂球線擺幅很小時(shí)才能應(yīng)用。否則，必須采用擺動(dòng)投點(diǎn)法[1]。由地面向定向水平上投點(diǎn)時(shí),由于井筒內(nèi)氣流、滴水等影響，致使垂球線在地面上的位置投到定向水平后會(huì)發(fā)生偏離，一般稱這種線量偏差為投點(diǎn)誤差。由這種誤差而引起的垂球線連線的方向誤差，叫做“投向誤差”。圖11中A和B系兩垂球線在地面的位置,而A＇和B＇為兩垂球線在定向水平上偏離后的位置。圖11（a）中表示兩垂球線沿其連線方向偏離，則這種投點(diǎn)誤差對(duì)AB方向來說沒有影響。圖11（b）中則為兩垂球線偏向于連線的同一側(cè)，且在連線的垂直方向上，使AB方向的投射產(chǎn)生了一個(gè)誤差角θ。則[1] （11）(a) (b) (c)圖11 投點(diǎn)誤差與投向誤差[1] 如果兩垂球向其連線兩邊偏離，且在垂直于連線方向上（圖11（c）），則其投向誤差θ可用下式求得[1]： （12）設(shè)，且由于θ很小，則上式可簡(jiǎn)化為： （13）顯然，上述三種投向誤差都是特殊的 ，而且以第三種情況所引起的投向誤差為最大[1]。下面簡(jiǎn)單介紹一下用垂球線投點(diǎn)而引起的方向誤差。在井筒中用垂球線投點(diǎn)的誤差的主要來源：(1)、氣流對(duì)垂球線和垂球的作用；(2)、滴水對(duì)垂球線的影響；(3)、鋼絲的彈性作用；(4)、垂球線的擺動(dòng)面和標(biāo)尺面不平行；(5)、垂球線的附生擺動(dòng)[1]。用垂球線投向的誤差是通過一個(gè)立井幾何定向時(shí)，由于垂球線的偏斜，引起的兩垂球線的方向誤差，即投向誤差，以θ表示，θ值的大小直接與投點(diǎn)誤差e的大小及方向有關(guān)（見圖12）[1]。(a) (b)圖12 垂球線的投向誤差圖中 A0、B0——垂球線在地面上的位置；A＇、B＇——垂球線在定向水平上偏斜后的某一位置；eA、eB——A0、B0在定向水平上的投點(diǎn)線量誤差；φ＇——垂球線的偏斜方向與兩垂球線連線方向的夾角；θ＇——垂球線在某一偏斜情況下所引起的投向誤差；c——兩垂球線之間的距離[1]利用覘標(biāo)對(duì)中誤差的推導(dǎo)方法可得到[1] (14)若兩根垂球線的投點(diǎn)條件相同，即認(rèn)為，則總的投向誤差為[1]： （15）由此可知, 要減少投向誤差，必須加大兩垂球線間的距離c和減少投點(diǎn)誤差餓之值。但是由于井筒直徑的限制，而是c值增大受限，因此只有采取精確投點(diǎn)的方法。在投點(diǎn)時(shí)必須采取許多有效的措施和給予極大的注意，才能達(dá)到要求的精度[1]。減少投點(diǎn)誤差的措施主要有:(1)、盡量增大兩垂球線間的距離，并選擇合理的垂球線位置。例如使兩垂球線連線方向盡量與氣流方向一致，這樣盡管沿氣流方向的垂球線偏斜可能較大，但是危險(xiǎn)方向，即垂直于兩垂球線連線方向上的偏斜卻不大，因而可以減少投向誤差。(2)、盡量減少馬頭門（立井、斜井與平硐的連接部位）處氣流對(duì)垂球線的影響。定向時(shí)最好停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或增設(shè)風(fēng)門，以減小風(fēng)速。(3)、采用小直徑、高強(qiáng)度的鋼絲，適當(dāng)加大垂球線重量，并將垂球浸入穩(wěn)定液中。(4)、擺動(dòng)觀測(cè)時(shí)，垂球線擺動(dòng)的方向應(yīng)盡量與標(biāo)尺平行，并適當(dāng)增大擺幅，但不宜超過100mm。(5)、減小滴水垂球線及垂球的影響，在大水桶上加擋水蓋[1]。單重穩(wěn)定投點(diǎn)單重穩(wěn)定投點(diǎn)是假設(shè)垂球線在井筒內(nèi)處于鉛垂位置而靜止不動(dòng)。當(dāng)井筒不深、滴水不大、井筒內(nèi)氣流緩慢、垂球線擺動(dòng)很小、[1]?，F(xiàn)將對(duì)投點(diǎn)所需主要設(shè)備的要求分述如下:(1)、垂球——以對(duì)稱砝碼式的垂球?yàn)楹?。每個(gè)圓盤的重量最好為10kg或20kg，當(dāng)井深小于100m時(shí)，采用30~50kg的垂球，當(dāng)井深超過100m時(shí)，則宜采用50~100kg的垂球。(2)、鋼絲——~2mm的高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲。鋼絲上懸掛的重錘重量應(yīng)為鋼絲極限強(qiáng)度的60%~70%。(3)、手搖絞車——絞車各部件的強(qiáng)度應(yīng)能承受三倍投點(diǎn)時(shí)的荷重，絞車應(yīng)設(shè)有雙閘。(4)、導(dǎo)向滑輪——直徑不得小于150mm，輪緣做成銳角形的繩槽以防止鋼絲脫落，最好采用滾珠軸承。(5)、定點(diǎn)板——用鐵片制成。定向時(shí)也可不用定點(diǎn)板。(6)、小垂球——在提放鋼絲時(shí)用的，其形狀成圓柱形或普通垂球的形狀均可。(7)、大水桶——用以穩(wěn)定垂球線，一般可采用廢棄油桶，水桶上應(yīng)加蓋[1]。鋼絲的下放和自由懸掛的檢查進(jìn)行測(cè)量之前，應(yīng)該用堅(jiān)固的木板將井口蓋上，以便安全地進(jìn)行工作。但須在蓋板上留有孔隙，讓鋼絲通過，在下放之前必須通知定向水平的人員離開井筒。鋼絲通過滑輪并掛上小垂球后，慢慢放入井筒內(nèi)。為了檢查鋼絲是否彎曲和減少鋼絲的擺動(dòng)，鋼絲應(yīng)通過握成拳狀的手均勻緩慢的下放，每下放50m左右，稍停一下，使垂球擺動(dòng)穩(wěn)定下來。當(dāng)收到垂球到達(dá)定向水平的信號(hào)后，即停止下放