相似材料模拟试验经纬仪观测方法分析

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1、测绘信息网http://www.othermap.com相似材料模拟试验经纬仪观测方法分析康建荣　王金庄　胡海峰　　摘要　本文提出了应用经纬仪进行相似材料模拟试验的位移观测方法，并对这种方法的观测原理、方法及精度作了分析，经分析经纬仪观测法的精度与灯光透镜法、小钢尺法等方法的精度相近，且具有布设测点灵活、量程不受限制、设置测点的工艺操作简单等特点，因而这种方法可作为一种行之有效的位移观测方法。测绘信息网http://www.othermap.co关键词　相似材料　模拟　经纬仪　观测方法引　言测绘信息网http://www.othermap.co　　岩层移动相似材料模拟方法是根

2、据相似原理将矿山岩层以一定比例缩小，用相似材料作成模型，然后在模型上模拟煤层开采，观测模型上岩层的移动和破坏情况，根据模型上出现的情况，分析推测岩层实际发生的破坏和移动情况。　　相似材料模拟试验的位移观测方法，一般有水准小钢尺法测垂直位移，灯光透镜投影法测水平和垂直位移等方法。本文在相似模拟试验实践的基础上提出采用经纬仪进行位移观测的方法，并对观测精度作了分析。1　观测原理测绘信息网http://www.othermap.co　　设模型观测如图1所示，点1、2、3、4在模型架的左右两侧的固定架上，这些点不受开采影响，相当于固定点。在A点安置经纬仪对点1、2、3、4全部观测水平

3、方向角和垂直角，观测时采用正倒镜法，并精密测量出1、2、3、4点之间的距离，其方法是在12（14、23、34）边上拉一钢尺，用经纬仪的横丝（或竖丝）瞄准点1（或2、3、4），然后进行水平微调读取钢尺读数，以同样的方法读取2点的读数，1、2点的读数差即为12边的长度，用同样的方法量测其它各测绘信息网http://www.othermap.co图1　模型观测示意图边，这些数据作为观测任意点的起算数据。测绘信息网—测绘专业门户网站.测绘信息网http://www.othermap.com　　设A1、A2和A3、A4的水平投影距离分别为L1和L2，L1和L2的水平夹角为α。任意点B到

4、A点的水平投影距离为L，L与L1的水平夹角α1，与L2的水平夹角为α2，距12边的水平投影距离为lx，距点1的垂直距离为hx。　　如图2（a）所示，若1、2点观测的垂直角分别为δ1和δ2，1、2点之间的垂直高度为Ho，则有：　　H1=L1*tgδ1　　　H2=L1*tgδ2（1）　　Ho=H1-H2=L1(tgδ1-tgδ2)(2)图2　计算原理图　　　　∴　(3)同理，若3、4点观测的垂直角分别为δ3和δ4，由于在设置固定点时要求1、4点和2、3点须精确在同一水平上且间距都等于l，3、4点之的垂直高度也为Ho，所以有：测绘信息网http://www.othermap.co　

5、　∴　　　如图2（b）所示，模型内任一点B，其水平角观测值为α1、α2，垂直角为δx，则根据三角形正弦定理有：测绘信息网http://www.othermap.co　　　　　　　　所以任意点B距点1的水平距离lx为：　　　　　　　　　　（7）　　　　　　　　　　∴　测绘信息网—测绘专业门户网站.测绘信息网http://www.othermap.com　　由此可得任意点B距离1的垂直距离hx为：　　（8）　　通过观测计算模拟开采前B点的lxo、hxo和开采后的lxi、hxi，即可得到B点的下沉量Wi和水平移动Ui：测绘信息网http://www.othermap.co　　Wi=

6、hxo-hxi　Uiv=lxi-lxo(9)2　观测方法　　根据上述分析可知，固定点1、2点和3、4点必须处于同一铅垂线上，且1、4点和2、3点处在同一水平高度上，所以设置固定点时，必须用经纬仪和水准仪进行布设，并精确量取1、2点和3、4点之间的距离Ho以及1、4点和2、3点之间的距离lo，然后用经纬仪精确测定其竖直角δ1、δ2、δ3和δ4以及水平角α。测绘信息网http://www.othermap.co　　模型中的各移动观测点的位置，可根据实际需要进行设置。观测时采用盘左盘右的测回观测方法对每一点的水平方向角和垂直角进行观测，从而得到观测点的位置坐标lxi和hxi。测绘信

7、息网http://www.othermap.co　　模型中布设的测点标志为具有十字线的圆（如图3），布设测点时用大头针将测点标志钉在模型上，观测时瞄准测点十字线的中心。图3　测点标志示意图3　观测精度分析测绘信息网http://www.othermap.co　　根据误差传播定律，由式（7）得水平距离的观测中误差mlx为：　　（10）式中：mδ1、mδ2、mδ3和mδ4分别为δ1、δ2、δ3和δ4的观测误差；mα1和mα2分别为α1和α2的观测误差；m1为l的量取误差，一般为0.1mm；ρ为1弧度的秒值，