Топографическая съемка пещер.

Михеев В. Е.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

Топосъемка подземных полостей - цельный комплекс работ, основными задачами которых являются:

1. составление плана полости и необходимого количества разрезов, разрезов-разверток и сечений для полного освещения её конфигурации;

2. выявление и нанесение на топооснову морфологических особенностей полости, позволяющих восстановить ее геологическую и гидрологическую историю, особенности тектоники;

выявление связи с поверхностными формами карстового рельефа. На основе полученных данных можно прогнозировать местонахождение не выявленных визуально продолжений полости и перспективы ее развития по глубине и площади. При достаточно точной привязке входов к местности можно, нанеся на карту местности нитки топосъемок известных на данном участке пещер, спрогнозировать места их разгрузки, оценить перспективу соединения пещер в единую систему, и наметить участки для поиска новых пещер.

Основные формулы и обозначения:

L – измеренная длина, α - магнитный азимут; β - угол наклона линии; γ - угол между двумя сторонами хода, h - превышение между точками, Н - отметка точки, l - горизонтальное проложение (проективная длина), А - амплитуда,

· H_2-1= L_1-2 х Sin β _1-2 (стр.4)-превышение между точками;

· H₂ = H₁±h = H₁±L x Sin β =H₁± l x tg β – отметка точки;

· l = L x cos β – горизонтальное проложение;

· h₁ = h x cos β x tg β — превышение на недоступную точку;

· γ _.=α _o± γ _т - пересчет измерения углов в азимуты;

• Δ =l - а - абсолютная погрешность;
• δ = Δ /l - относительная погрешность;
• А = Н₁-Σ Нn – амплитуда;
• γ _лев.=360º - γ _прав. –правый по ходу угол;

· γ _лев.=α ₂+180º -α ₁ – левый по ходу угол;

· Δ угл.=Σ γ _практ.-Σ γ _теор. – угловая навязка;

· Σ γ _т. =180º x (n-2) – теоретическая сумма углов полигона, где n – число углов в полигоне;

Основными инструментами, применяемыми спелеологами, являются горный компас и рулетка. Если рулетка - достаточно точный прибор, то горный компас обладает целым рядом трудноустранимых недостатков, основными из которых являются:

1. отсутствие визирного приспособления (как следствие - грубость наводки);

2. невозможность непосредственного измерения углов, а только магнитных азимутов направлений;

3. неточность измерений самих магнитных азимутов из-за наличия на исполнителе железного снаряжения, источников тока, а так же блуждающих токов в полости. Вследствие указанных причин погрешность измерения азимутов может достигать 13%, что сильно снижает точность съёмки;

4. грубость устройства эклиметра.

Все перечисленные недостатки снижают точность измерений, и как следствие, качество топографических материалов.

Применение более точных приборов (маркшейдерских буссолей, теодолитов и др.) ограничено как спецификой самой пещерной среды (наличие калибровок, обводненных участков, колодцев сложной формы и т.д.), так и их высокой стоимостью и жёсткими условиями эксплуатации.

Для снижения погрешностей при съемке горным компасом и рулеткой необходимо соблюдать следующие правила:

Минимальное наличие на исполнителях, работающих с компасом, магнитного снаряжения (стальные карабины, самохваты и т.п.), мощных источников света и других элементов снаряжения, влияющих на магнитную стрелку прибора.

Подготовка компаса к работе производятся следующим образом:

1. проверяется параллельность оси С-Ю лимба с восточной гранью компаса (линейкой компаса) винтом на обратной стороне платы;

2. определяется эксцентриситет оси стрелки компаса, т.е. смещение иглы стрелки относительно оси лимба (разность отсчетов между С и Ю сторонами стрелки должны быть равна 180° ±1°);

3. эклиметр должен работать плавно, без заеданий стрелки-отвеса, при отпускании кнопки фиксатора показания стрелки-отвеса не должны изменяться.

4. снятие отсчетов по лимбам компаса и эклиметра должно производится при прикладывании ВОСТОЧНОЙ грани компаса к туго натянутой ленте рулетки последовательно в горизонтальном и вертикальном положениях.

II. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ТЕРМИНОЛОГИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К СПЕЛЕОЛОГИЧЕСКИМ СЪЁМКАМ.

В связи с тем, что полости могут иметь различную по сложности и конфигурации пространственную структуру, существует несколько разновидностей прокладывания съемочных ходов внутри полости.

Съемочным ходом называется ломаная линия, проходящая внутри полости. В точках перелома измеряются азимуты на предыдущие и последующие точки (компасом), углы наклона между ними (эклиметром) и расстояния между ними (рулеткой). Точки перелома называются пикетами и записываются «ПК».

Все точки измерений на линии, соединяющей пикеты, называются промежуточными и записываются как ПК+а (предыдущий пикет + расстояние до точки, например ПК 7 + 13, 5). В случае необходимости, (например, когда было пропущено ответвление) съёмка может бать продолжена и с промежуточной точки. В этом случае пикет называется рубленым, Например ПК2^Р=ПК2+15, 70 (Рис. 1).

Точки, которые являются узловыми для пещеры, т.е. от которых удобно снимать ответвления; точки перерыва съемки, от которых удобно будет её продолжать; и др., называются реперами. Они жестко фиксируются краской, турами и т.д. на стенках, полу или потолке пещеры. Записывается «Rp». Репер имеет уравненную и пересчитанную отметку, и свое пикетажное значение (Рис.1).

Рис.1. Пример оформления рабочего плана полости с нанесением надписей и размеров.

В зависимости от конфигурации полости съемочные ходы могут быть висячими, замкнутыми (полигонами), диагональными, т.е. опирающимися на две и более увязанные точки (см. Pис. 2).

Рис. 2. Планово-высотное основание (съёмочный ход) в пещере сложной конфигурации.

1. Висячим ходом называется ход, опирающийся только на одну фиксированную на поверхности или в полости, определенную и увязанную предыдущими точками съемками точку (линии ПК2+15, 70- ПК4, 1; ПК4, 1- ПК4.2).

2. Замкнутым (полигоном) называется ход, возвращающийся в начальную точку. На примере Рис.2 линия ПК5-3, 1-3.2-3.3-3.4-ПК5.

3. Диагональным называется ход, соединяющий две точки внутри полигона (линия ПК2-2, 1-2, 2-2, 3-2, 4-2, 5-ПК3).

4. Точки разветвления называются узловыми (т.т. ПК2, ПК2+15, 70, ПК3, ПК5).

Совокупность всех проложенных но пещере ходов называется планово-высотным основанием съемки. Определение разности отметок между точками внутри полости по отношению к предыдущей измерением вертикального угла β и расстояния L между ними называется тригонометрическимнивелированием (рис.3).

Рис.3. Схема определения превышений, отметок и горизонтальных проложений.

Превышением одной точки над другой называется разность отметок этих точек относительно друг - друга с соответствующим знаком («+» или «-») и обозначается h. Отметка точки обозначается Н, откуда: h_1-2 = H₂-H₁; h_2-1 = Н₁-Н₂;