15.10.2012 MADENCİLİK ÖLÇMELERİ BÖLÜM.4 YER ALTINDA AÇI ÖLÇMELERİ Y.Doç.Dr.Ayhan CEYLAN S.Ü.Müh. Mim. Fak. Harita Müh. Böl. Ölçme Tekniği A.B.D. A Blok, 4.Kat No: 101 2231933 E-Mail:[email protected] 1.Asma Pusula 4.1.Açı Ölçme Aletleri Yer altı çalışma koşulları ve bunların yarattığı zorluklar dikkate alındığında yerüstü ölçmelerinde kullanılan açı ölçme aletlerinin tamamı yer altı ölçmeleri için uygun olmayabilir. Bunların yerine özel olarak geliştirilmiş aletler kullanılmaktadır. Yeraltında doğrultu belirlenmesinde, açıların ölçülmesinde, açıların aplikasyonunda, semt açılarının belirlenmesinde, eğim ve başucu açılarının ölçülmesinde, asma daire (Klinometre), asma pusula, teodolit ve takeometreler kullanılır. Asma pusula Genelde bir yön belirleme aracı olarak kullanılan pusulalardan bir çok alanda yararlanılmaktadır. Kullanılacağı yerin özelliklerine uygun çeşitli pusula tipleri geliştirilmiştir. Yer altı ölçmelerinde madenci pusulası olarak da bilinen Asma pusulalardan yararlanılır. Asma pusulara, fazla doğruluk aranmayan işlerde; 1. 2. 3. 4. Bir noktadaki Manyetik kuzeyin belirlenmesinde Bir doğrultunun manyetik semt açısının belirlenmesinde İki doğrultu arasındaki açının ölçülmesinde Manyetik sent açısı bilinen bir doğrultunun aplikasyonunda Asma pusulanın bölüm dairesi saat ibresinin hareketinin tersi yönünde 1o veya 1g aralıkla bölümlendirilmiştir. Sahip olduğu birbirine dik iki eksene göre hareket serbestisinden asıldığı telin eğimi ne olursa olsun yatay konuma gelmektedir. Asma pusula galerilerde, bağların ve yan duvarların zeminden 1-2m gibi yukarıda işaretlenmiş olan geçici ölçme noktaları arasına gerilen sicim veya antimanyetik tel üzerine asılarak kullanılır. Asıldığı tel doğrultusunun manyetik semt açısı kadran üzerinden doğrudan okunarak ölçülür. Asma pusula Asma pusulanın kullanılması Asma pusula ile açı ölçümü sırasında; 1. Pusula kadranı yatay ve ibresinin de sallantısız durumda olması 2. Askı telinin gergin uzunluğunun 20 m’ yi geçmemesi 3. Ölçmelerin yapıldığı noktaya 2-3 m’lik bir mesafe içerisinde yersel çekim etkisi yapan manyetik cisimlerin veya ortamların olmaması 4. Ölçmeler iki durumda yapılarak ortalamasının alınması ve yapılan ölçülerin bir kroki üzerinde gösterilmesi gibi hususlara dikkat edilmelidir. Şekildeki gibi A noktasına 40-50 cm yakın olmak üzere poligon noktaları arasına gerilen tellere asma pusula asılır ve pusula ibresinin kuzey ve güney yönlerinin kadran üzerinde gösterdiği iki değer manyetik semt açısı olarak okunur. Aynı kenarın B noktasına yakın yerde bu kez asma pusulanın yönü değiştirilerek tekrar iki değer daha okunur. Bu dört değerin ortalaması AB kenarının manyetik semt açısıdır. 1 15.10.2012 Asma pusula ile açıların bulunması 2. Madenci teodoliti İki kenara ait manyetik semt açıları bulunduktan sonra; manyetik semt açılarının farkı kırılma açısını verir. Yeraltı ölçmelerinde, doğrultuların belirlenmesinde, açıların ölçülmesinde, bilinen açı ve doğrultuların zemine uygulanmasında teodolitlerden yararlanılır. Günümüzde çok sayıda firma tarafından üretilmekte olan optik ve elektronik aletler mevcuttur. Bir madenci teodolitinde bulunması gereken özellikler şunlardır; 1. Gözlem çizgilerinin ve açı okuma düzenlerinin aydınlatılabilir olmalıdır. 2. Tavan noktaları altına merkezlendirmeyi sağlayacak, dürbün üzerinde bir merkezlendirme işareti olmalıdır. 3. Düşey veya düşeye yakın dik gözlemlerin yapılabilmesi için oküler prizması veya yardımcı dürbünleri olmalıdır. 4. Gerektiğinde çok kısa gözlemler yapılabilmelidir. 5. Dürbün görüş açısı geniş olmalıdır. 6. Işık kaybına neden olmamak için ters görüntülü olmalı 7. Toz ve neme karşı korunmuş olmalıdır. 8. Sağlam ve hafif olmalıdır. 9. Sehpaları sürgülü olmalıdır. 3.Asma Teodolit Asma teodolitin kullanımı Ölçmelerde sehpanın kullanılmadığı durumlarda vardır. Bu gibi durumlarda teodolitler ya yan dikmeye monte edilmiş bir konsol tabla üzerine kurularak kullanılır ya da asma teodolitler kullanılır. Ankraj çivisi 4.Yardımcı Dürbünler Yeraltı çalışmalarında, doğal veya yapay bir takım engeller yeraltında ölçmeleri zorlaştırıcı etki yaparlar. Bu türden engellerden etkilenmemek için farklı yöntemler veya farklı alet donanımları kullanılmaktadır. Alet dürbünlerinin gözlemler için yetersiz kaldığı durumlarda, Yardımcı Dürbünler kullanılır. Yardımcı dürbünler, gerektiğinde monte edilip çıkarılabilen ve çok eğik gözlemlerde kullanılan dürbünlerdir. iki şekilde kullanılır. Yan Yardımcı Dürbünler Üst Yardımcı Dürbünler Yardımcı dürbünlerin optik sistemleri, ana dürbünle aynıdır. Asma teodolit genellikle yan tahkimata monte edilen bir ankraj çivisine bağlanır. Aletin yapısı ve kullanımı yerüstü teodolitleri ile aynıdır. Düzeçleme biraz farklıdır. Sıkıştırma mandalı çözülerek alet küresel eklem etrafında uygun yönde döndürülerek küresel düzeç ortalanır. Sıkıştırma mandalı kapatılır. Daha sonra üç ayak vidaları ile silindirik düzeç ortalanarak alet ölçüye hazır hale getirilir. 4.1. Yan Yardımcı Dürbünler : Yan Yardımcı dürbünün ana dürbünden olan mesafe (dış merkezlik veya optik eksenler arasındaki mesafe), yatay açı dairesinin yarıçapının yaklaşık 1.5 katıdır. Dürbün, düşey dairenin bulunduğu tarafın karşısında bulunur. Ana dürbün ile yardımcı dürbün, aynı düşey düzlemde (aletin eksen koşulları sağlanıyorsa) hareket ederler. Ölçme yapılabilmesi için, ana dürbün ile yardımcı dürbünün gözleme eksenleri paralel olmalıdır.Yan yardımcı dürbünle okunan yatay açılar asıl okunması gereken değerler değildir. Bu okumalar dış merkez okumalardır ve merkeze dönüştürülürler. Yan Yardımcı dürbünle ölçülen düşey açılara herhangi bir düzeltme getirilmez. Çünkü her iki dürbün de aynı düşey düzlemde hareket eder. 2 15.10.2012 Yan yardımcı dürbün ile yatay açı okumalarını basitleştirmek ve düzeltme hesaplarının yapılmasına gerek kalmayacak şekilde ölçme yapmak için, aşağıdaki gibi hareket edilir. Yan yardımcı dürbün Teodolitin I.Durumunda yan yardımcı dürbün ana dürbünün sağında, II. Durumda ise solundadır. Buna göre, yan yardımcı dürbün ile teodolitin I. ve II.durumunda yapılan açı ölçmeleri sırasıyla β1 , β2 dir. AO2C ve COB üçgenlerinden ==> β2 + δ = β + ε ( Aynı dış açı) BO1D ve DOA üçgenlerinden ==> β1 + ε = β + δ ( Aynı dış açı) Olur. İfadeleri taraf tarafa toplar ve 0‟a eşitlersek; β2 β1 β2 + δ + β1 + ε = β + ε + β + δ (koyu ifadeler birbirini götürür) β1 + β2 = 2 β =====> β = (β1 + β2 ) / 2 olur. Sonuç olarak; Yan Yardımcı dürbünle aletin her iki durumunda da ölçmeler yapmak suretiyle elde edilen açıların ortalaması, gerçek (okunması gereken) açıdır. Bazı durumlarda, teodolitin sadece I.durumunda ölçme yapmak suretiyle sonuca gitmek mümkün olabilir. Ya da aletin II.durumunda ölçme yapmak hiç mümkün olmayabilir. β1 = Ölçülen açı. β = Ölçülmesi gereken açı β = β1 + ε ( Dış Açı özelliği) sin ε = e / L ( e= 0.15 m – 0.18 m) olur. Görüldüğü gibi burada; L = Durulan nokta ile bakılan nokta arasındaki uzunluk e = Dış merkezlik miktarı bilinmek zorundadır. Yan yardımcı dürbünün kontrol ve düzenlemesi Yan yardımcı dürbünde olması gereken şartlar; Ana ve yardımcı dürbünün optik eksenleri asal eksene dik ve aynı yatay düzlem içerisinde olmalıdır. Ana ve yardımcı dürbünün optik eksenleri birbirine paralel olmalıdır. 1. Şartın kontrolü: Ana dürbünün yatay gözleme çizgisi oldukça uzakta (1-2 km) net olarak görülebilen bir noktaya tatbik edilir. Daha sonra, yardımcı dürbünün yatay gözleme çizgisi teodolitin yatay az hareket vidası döndürülerek aynı hedefe tatbik edilmeye çalışılır. Yan yardımcı dürbünün yatay gözleme çizgisi yanı hedeften geçiyor ise yan yardımcı dürbünde olması gereken 1. şart sağlanmıştır. Aksi halde, yan yardımcı dürbünün yatay gözleme çizgisi hedef noktasına gelecek şekilde ayar vidaları uygun yönde döndürülerek düzenleme yapılır. Dürbün hatalı Dürbün düzenli a1 e Yan yardımcı dürbünün kontrol ve düzenlemesi a2 e1 u1 e2 b1 b2 u2 2. Şartın kontrolü: Ana ve yardımcı dürbün, u1 uzaklığında yaklaşık alet yüksekliğinde yatay olarak tutulan bir cetvel veya miraya yöneltilir ve mira okumaları (a1, b1) yapılır. Mira okumaları farkı alınarak e1 uzaklığı hesaplanır. Aynı işlem u2 uzaklığında yatay olarak tutulan bir cetvel veya miraya yöneltilir ve mira okumaları (a2, b2) yapılır. Mira okumaları farkı alınarak a2 a1 e2 uzaklığı hesaplanır. e e1 e2 b1 u2 ( e1 − e ) ( e2 − e ) ( e2 − e1 ) = = u1 u2 u 2 − u1 ( e2 − e1 ) (e −e ) = e2 − u 2 . 2 1 hesaplandıktan sonra; u 2 − u1 u 2 − u1 b2=a2+e eşitliği ile b2 değeri hesaplanır ve yan yardımcı dürbünle b2 değeri okununcaya kadar ayar vidaları uygun yönde döndürülerek alet düzenlenir. e = e1 − u1 . b2 u1 e1=e2 ise yan yardımcı dürbün düzenlidir. e1≠e2 ise optik eksenler paralel değildir. Yani, yan yardımcı dürbün düzensizdir. Düzenleme için dış merkezlik miktarı (e) hesaplanır. Üçgenlerin benzerliğinden; dış merkezlik değeri (e); 3 15.10.2012 Üst yardımcı dürbünün kontrol ve düzenlemesi Üst yardımcı dürbünde olması gereken şartlar; Ana ve yardımcı dürbünün optik eksenleri asal eksene dik ve aynı düşey düzlem içerisinde olmalıdır. Ana ve yardımcı dürbünün optik eksenleri birbirine paralel olmalıdır. 1. Şartın kontrolü: Yan yardımcı dürbüde olduğu gibi üst dürbünün düşey gözleme çizgisi uzakta (1-2 km) net olarak görülebilen bir noktaya tatbik edilir. Daha sonra, yardımcı dürbünün düşey gözleme çizgisi teodolitin düşey az hareket vidası döndürülerek aynı hedefe tatbik edilmeye çalışılır. üst yardımcı dürbünün düşey gözleme çizgisi aynı hedeften geçiyor ise üst yardımcı dürbünde olması gereken 1. şart sağlanmıştır. Aksi halde, üst yardımcı dürbünün düşey gözleme çizgisi hedef noktasına gelecek şekilde ayar vidaları uygun yönde döndürülerek düzenleme yapılır. 2. Şartın kontrolü: Ana ve yardımcı dürbün, yan yardımcı dürbündekine benzer şekilde u1 uzaklığında yaklaşık alet yüksekliğinde ama bu kez düşey olarak tutulan bir cetvel veya miraya yöneltilir ve mira okumaları (a1, b1) yapılır. Mira okumaları farkı alınarak e1 uzaklığı hesaplanır. Aynı işlem u2 uzaklığında yatay olarak tutulan bir cetvel veya miraya yöneltilir a2 alınarak a1 Mira okumaları farkı ve mira okumaları (a2, b2) yapılır. e2 uzaklığı hesaplanır. e e2 b2 u1 Dürbün düzenli u2 a2 e1 e2 b1 u1 e1 b1 a1 e Dürbün hatalı Üst yardımcı dürbünün kontrol ve düzenlemesi b2 Üst yardımcı dürbün ile açı ölçmeleri u2 e1=e2 ise üst yardımcı dürbün düzenlidir. e1≠e2 ise optik eksenler paralel değildir. Yani, üst yardımcı dürbün düzensizdir. Düzenleme için dış merkezlik miktarı (e) hesaplanır. Üçgenlerin benzerliğinden; dış merkezlik değeri (e); ( e1 − e ) ( e2 − e ) ( e2 − e1 ) = = u1 u2 u 2 − u1 ( e2 − e1 ) (e −e ) = e2 − u 2 . 2 1 hesaplandıktan sonra; u 2 − u1 u 2 − u1 b2=a2+e eşitliği ile b2 değeri hesaplanır ve üst yardımcı dürbünle b2 değeri okununcaya kadar ayar vidaları uygun yönde döndürülerek alet düzenlenir. e = e1 − u1 . Üst yardımcı dürbünle yatay açı ölçümü aynen ana dürbünle olduğu gibi yapılır. Üst yardımcı dürbün her zaman ana dürbünün üzerinde olmalıdır. II. Dürbün durumunda yardımcı dürbün ana dürbünün alt kısmına geçer ve görüş alanı sınırlanır. Bu durumda yatay açıların dürbünün her iki durumunda ölçülmesi gerektiğinde üst yardımcı dürbün pek fazla tercih edilmez. Üst yardımcı dürbünlerle düşey açı ölçmelerinde dış merkezlikten dolayı ölçülen düşey açıların ana dürbüne indirgenmesi gerekir. Düşey açılara getirilecek olan düzeltmeler şu şekilde hesaplanır. A 4.5.Oküler ve objektif prizmaları δ S Z’ δ Z Z’ e O Ana dürbüne göre A noktasında ölçülmesi gereken düşey açı (Z), üst yardımcı dürbünle gözlenen düşey açı (Z’), dış merkezlik miktarı (e) ve aletin yatay ekseni ile A noktası arasındaki eğik kenar (S) ile gösterilirse, düzeltme miktarı (δ) ve düzeltilmiş düşey açı; e e ⇒δ = ρ S S Z = Z' − δ Yer altı ölçmelerinde düşey yada düşeye yakın dik (60o90o)gözlemlerde dürbün yatay dairenin hemen üstüne geldiğinden ana dürbünle gözlem yapmak mümkün olmamakta ve bu gözlemleri yapabilmek için okülere veya objektife prizma takılmaktadır. Prizmalar ile yapılan düşey açı gözlemlerinin ana dürbüne indirgenmesi gerekir. sin δ = bağıntıları ile hesaplanır. 4 15.10.2012 ÖRNEK ÇÖZÜMLER: Örnek 1: Şekilde görülen 102 Noktasındaki β poligon açısı ölçülmek istenmiş, ancak galerideki çeşitli imkansızlıklar nedeniyle, ölçmelerde yan yardımcı dürbün kullanılmış ve aşağıdaki doğrultu okumaları elde edilmiştir. 101 103 β D.N. B.N. I.Dürbün Durumu II.Dürbün Durumu 102 101 2.352g 247.475g 103 135.647g 380.782g 102 Bu verilere göre, β ölçülmesi gereken poligon açısını bulunuz? Çözüm: β1 = 135.647 -2.352 = 133.295g β2 = 337.624 -202.176 = 133.307g β = (β1 + β2 ) / 2 = 133.301g Örnek 3: Bir yeraltı galerisinde düşey açı ölçmelerinin yapılması gerekmiş, ancak eğimin çok büyük olması nedeniyle ana dürbün kullanılamamıştır. Bu nedenle ölçmelere üst yardımcı dürbün ile devam edilmiş ve aşağıdaki ölçme değerleri elde edilmiştir: e = 0.18 m ; Leğik = 12.50 m ;ZI = 27.553 g (veya α=72.447g) a-) Merkeze çevrilmiş α (eğim açısını) ve Z (başucu açısını) bulunuz? b-) O ile P noktası arasındaki yatay uzaklığı bulunuz. Çözüm : a-) Konu ile ilgili şekilden elde edilen bağıntılardan, α = αΙ + δ = 72.447 +δ δ Z = ZI – δ =27.553 - δ Sinδ = e / L = 0.18 / 12.50 = > δ = 0.917 g α = 73.364g Z’ Z = 26.636 g δ Z b-) Z’ LOP (Yatay) = Leğik . sin Z = 5.08 m LOP (Yatay) = Leğik.cos α = 5.08 m Örnek 2: Yeraltında yapılan bir yatay açı ölçmesinde, yan yardımcı dürbün kullanılarak aletin I.durumunda aşağıdaki doğrultu okumaları yapılmıştır. Yan yardımcı dürbün, düşey dairenin ters tarafında bulunmakta ve ana dürbüne (asal eksene) göre dışmerkezliği 15 cm dir. Ölçülen yatay açıyı merkeze indirgeyiniz. D.N. B.N. I.Dürbün Durumu Yatay uzunluk B A 2.352g 27.50m C 135.647g 15.10m β1 + ε = β + δ ( BO1D üçgeninden) β = β1 + ε − δ β1 = 135.647 – 2.352 = 133.295g sin δ = e / LBA = 0.15 / 27.5 = > δ = 0.347 g sin ε = e / LBC = 0.15 / 15.1 = > ε = 0.632 g β = 133.295 + 0.632 – 0.347 = > β = 133.580 g e=15cm Ödev Aşağıda verilmiş olan ölçülere göre; e = 0.18 m ; Leğik = 40.00 m ; αI = 32.83 g ; ZI =132.84 a-) Merkeze indirgenmiş α ve Z düşey açılarını, b-) OP yatay uzaklığını, hesaplayınız? Örnek 4: Çözüm: Üst yardımcı dürbünlü bir teodolitte, yardımcı dürbünle esas dürbün gözleme eksenlerinin paralelliğinin kontrolü amacıyla U1=30.00m ve U2=50.00m uzaklığındaki miralar üzerinde aşağıdaki mira okumaları yapılmıştır. Bu ölçülerden yararlanarak gözleme eksenlerinin paralel olup olmadığını kontrol ediniz? Paralel değil ise paralelliği nasıl sağlarsınız açıklayınız? Mira okumaları (mm) U1 deki U2 deki Esas dürbün 1175 1166 Yardımcı dürbün 1372 1350 e1=197mm; e2=184 mm e1≠e2 olduğu için; alet düzensizdir ! g ( e1 − e ) ( e2 − e ) ( e2 − e1 ) = = u1 u2 u 2 − u1 e = e1 − u1 . ( e2 − e1 ) (e −e ) = e2 − u 2 . 2 1 u 2 − u1 u2 − u1 e = 197 − 30 184 − 197 = 216.5mm 50 − 30 Okunması gereken değer =1166+216.5=1382.5mm olarak hesaplanır. U2 uzaklığındaki mirada yardımcı dürbün ile 1382.5mm okununcaya kadar yardımcı dürbün ayar vidası döndürülerek alet düzenlenir. 5 15.10.2012 4.2. Açıların Ölçülmesi 4.2.1.Üç sehpa metodu Yeraltı poligon işlerinde, tüm ölçme işlemleri genellikle bir seferde yapılmakta ve birlikte değerlendirilmektedir. Yani, bir noktaya alet kurulduğunda, o noktadaki poligon açısı, gözlenen noktalara olan eğik veya yatay mesafeler, düşey açılar, aletin ve işaretin tavana ve tabana; galeri yan duvarlarına olan mesafeleri ile alet kurulan noktadan ölçülebilecek detay noktaları, aynı anda ölçülmektedir. Aynı zamanda bu ölçmeler, hazırlanan deftere yazılarak krokilerde de gösterilir. Açı ölçmelerinde; 1. Üç sehpa metodu 2. Açıklık açısı metodu 3. Topografya açısı metodu Uygulanmaktadır. Yeraltında en çok uygulanan metottur. Kullanılan aletler şunlardır: 1 adet ölçme aleti 2 adet gözleme plakası 3 adet sehpa Şekil deki gibi gerideki ve öndeki gözleme plakalarına gözlemeler yapılarak, B noktasındaki topoğrafya açısı ölçülür. Alet ve öndeki gözleme plakası sehpaları üzerinde yer değiştirilir. Arkadaki gözleme plakası da, sehpasıyla birlikte öndeki yeni D noktasına taşınarak, bu noktaya merkezlenir. C noktasındaki açıda ölçülür. Bu şekilde tüm poligona açıları ölçülür. Yeraltı ölçmeleri için özellikle düzgün anayol galerilerinde, en uygun metottur. Üç sehpa metodu 4.2.2.Açıklık Açısı (azimut) Metodu Yararları Tavan noktalarının kolaylıkla tesis edilemeyeceği yüksek tavanlı yerlerde de uygulanabilir. Kurma ve merkezlendirmede, alet operatörüne zaman kazandırır. Alet operatörü okumaları yaparken yardımcılar serbest kalır, diğer gerekli işleri yaparlar. Alet bir sonraki noktaya taşındığında, bir önceki noktada bir hata (düşey açı, mesafe, alet ve nokta yüksekliği) yapılmışsa, bu hataları kontrol etme olanağı vardır. Çünkü sehpalara göre, alet merkeziyle gözlenen nokta yükseklikleri aynı olduğundan, aletle öndeki plaka yer değiştirdiği zaman, noktalarda bir değişiklik olmaz. Tekrarlama metodu uygulanabildiği için, ölçmeler hassas olarak yapılır. • Sakıncaları Malzemenin nispeten pahalı oluşu Ölçme ve hesaplama işinin nispeten fazla oluşu Doğrultuların kuzeyle yaptıkları A1, A2 ... açıları ölçülür. Çabuk ve basit bir metot olması yanı sıra fazla doğruluk gerektirmeyen ölçmeler için uygulanmalıdır. Yararları Uygulanan metotlar içinde en çabuk olanıdır. Ölçme, hesaplama ve çizim işleri basittir. Kapalı poligonda kapanma hatası hemen anlaşılır. 4.2.3.Topoğrafya Açısı Metodu Sakıncaları Tekrarlama yapılamadığı için, presizyonlu bir metot değildir. Alet hataları birikir ve giderilemez. Kapanma hatası varsa, bunun, bir noktada yapılan hatadan mı yoksa hataların birikmesinden mi oluştuğu ve bu noktanın hangi nokta olabileceği kestirilemez. Dik gözlemeli yerlerde metodun uygulanması zorlaşır. Doğrultuların arasındaki açılar, α1, α 2 ... açıları ölçülür. İlk doğrultunun azimutu bilindiğine göre, ikinci doğrultunun azimutu şöyle hesaplanır; (BC) = (AB) + α1 ±200g Böylece bir önceki azimuta göre, bir sonraki azimut hesaplanır. Özellikle yüksek doğruluk gerektiren ölçmeler için bu metot uygulanır. Yararları İki yarım silsile veya tam silsile metodu uygulanabilir. Okuma hatası, tekrarlama oranında azaltılmış olur. Dik gözlemeli yerlerde açılar yine tekrarlamalı ve alet hataları giderilmiş olarak ölçülebilir. Sakıncaları Ölçme ve hesaplama yükü fazladır. 6
© Copyright 2024 Paperzz