SE441038B - Forfarande och anordning for bestemning av volymen hos ett bergrum forfarande och anordning for bestemning av volymen hos ett bergrum - Google Patents

Description

84ÛÛ49ï-Û I us 3 950 096 best-rivas en anordning för beställning av tvärsnittsareor hos tunnlar. Denna anordning omfattar en vagn, som är rörlig på en räls i en utsprängd tunnel och som på sitt flak är försedd med en optisk mätutrustning.

I denna ingår en laserkanon, som utsänder en laserstråle i tvärriktningen av tunneln. Ljusstrålarna från den på bergrummets vägg därvid upplysta fläcken faller in mot en optisk anordning och bryts samman medelst en_lins till en punkt, vars avstånd från tunnelns längdaxel automatiskt uppmätes. Detta avstånd är proportíonellt mot sträckan mellan tunnelns längsgående axel och dess vägg, och sålunda blir det möjligt att beräkna denna sträcka.

Detta förfarande är dock behäftat med ett antal nackdelar. Det uppmätta värdet utgör endast en proportio- nell del av det sökta värdet, vilket medför, att alla fel loch osäkerheter som förekommer vid avläsningen förstoras ett antal gånger. Mätningarna görs automatiskt, vilket medför, att ingen hänsyn tages till om den avlästa mätpunk- ten är belägen i en representativ del av areans profil eller inte. Mätpunkten kan exempelvis vara belägen på ett utskjutande klippstycke. Osäkerheten hos det erhållna mät- resultatet blir därför stor.

Denna kända anordning är uppenbarligen avsedd för bestämning av en tunnels area och ej dess volym, eftersom den inte är utformad för att samordna flera areabestäm- ningar för beräkning av volymen hos bergrummet. Denna sam- ordning kan ske först genom att avståndet mellan olika parallel_ la eller mätplan bestämmas. Anordningen blir dessutom svår att använda, eftersom den måste köras in i tunneln först efter avslutad sprängning, när räls är lagd. Anord- ningen är följaktligen inte avsedd för att kontinuerligt mäta volymen hos bergrummet under arbetet med utspräng- ningen.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att anvisa ett förfarande för noggrann volymbestämning av ett bergrum i takt med utsprängningen av detta. Ytterligare ett ändamål 8400491-0 3 med uppfinningen är att anvisa en anordning för genomförande av förfarandet, vilken anordning är enkel och billig. Det som utmärker förfarandet enligt uppfinningen framgår i första hand av kravet 1. Anordningen enligt uppfinningen kännetecknas främst av det som framgår av kravet 5. Ytter- ligare kännetecken hos uppfinningen framgår av underkraven.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, vara fig. 1 är en perspektivisk översiktsvy av anordningen enligt'uppfinningen och fig. 2 visar ett diagram över strålgångar och siktlin- jer för genomförande av mätningsförfarandet enligt upp- finningen. _ Anordníngen enligt uppfinningen omfattar en ljuskälla, som i det visade utföringsexemplet utgörs av en laserkanon 10, som utsänder en laserstråle 12. Laserkanonen 10 är belägen vid mynningen till ett bergrum, som håller på att sprängas ut, och laserstrålen 12 är riktad i bergrummets huvudsakliga längdled. Ett optiskt avlänkningselement i form av ett prisma 14 är placerat inne i bergrummet och så beläget, att det träffas av laserstrålen 12. Denna avlänkas vinkelrätt, och den avlänkade strålen 16 träffar bergrummets vägg 18 och upplyser en punkt 20 på denna.

Ett optiskt instrument i form av en teodolit 22 är anordnat i bergrummet vid sidan av laserstrålen 12. Teodo- liten 22 är av konventionellt ooh från lantmäteritekniken väl känt slag.

Prismat 14 utgörs lämpligen av ett pentagonprisma, vilket är så beskaffat, att den avlänkade strålen 16 alltid är riktad i ett plan, som är vinkelrätt mot den mot prismat infallande strålen 12. Prismat 14 är anordnat vridbart på så sätt, att den avlänkade laserstrålen 16 kan riktas åt olika håll i detta plan, som är vinkelrätt även mot den huvudsakliga sträckningen av bergrummet. Vridningen av prismat sker medelst en fjärrstyrd motor, som lämpligen manövreras medelst infrarött ljus. Radiostyrning av motorn skulle innebära en säkerhetsrisk, genom att sprängutrust- ning förefinnes i bergrummet. Fjärrstyrningen manövreras fr \ ~~ t., . “sf-ewa - 'fm-fw ' šooafzfi-ähïïïå 8400491-0 lämpligen av den person som gör mätningarna medelst teodo- liten.

Mätningarna tillgår på följande sätt. Teodoliten 22 placeras i bergrummet vid en godtycklig punkt P1, vars koordinater noggrant bestämmas. Prismat 14 placeras i strål- gången vid en punkt P2 (se fig. 2), vars koordinater lika- ledes noggrant bestämmes. Teodoliten inställes för mätning av vinkeliior mellan en linje 24, som är parallell med den obrutna laserstrålen 12 och en siktlinje 26, som sträcker sig från teodoliten 22 till den avlänkade strålens 16 träffpunkt 20 på bergväggen 18. Linjen 24 kommer alltid att vara vinkelrät mot det plan i vilket den avlänkade strålen 16 kan förekoma. Träffpunktens 20 koordinater kan nu enkelt beräknas genom användning av välkända trigonometriska sam- band och med kännedom om koordinaterna för de inmätta punkterna P1 och P2 samt den avlästa vinkeln°< .II det i fig. 1 visade enkla fallet har denna endast en horisontal- komposant, men i det allmänna fallet kommer denna vinkel 'även att ha en vertikal komposant.

Arean för det mot laserstrålen 12 vinkelräta plan, som skall mätas, bestämmes genom att prismat 14 undan för undan vrides, varvid den avlänkade strålen 16 riktas mot ett antal punkter på bergväggen 26 i detta plan.Dessa träff- punkters koordinata bestämmes med hjälp av teodoliten 22 på ovan beskrivet sätt. Med kännedom om träffpunkternas koordi- nater kan sedan en god approximation göras av bergrummets öppningstvärsnitt vid läget för prismat 14.

När en tvärsnittsyta på detta sätt har bestämts, flyttas prismat 14 till en punkt P2' längre in i berg- rummet och alltjämt i lasersträlens 12 strålgång . Punktens P2' koordinater bestämmes. Strälen når prismat 14 och riktas som en avlänkad stråle 16' in mot en träffpunkt 20' på bergväggen 18. Arean för planet genom punkten P2' bestämmes på ovan beskrivet sätt. Punkternas ?2 och P2' koordinater är kända och det blir därigenom enkelt att besëmma avståndet mellan punkterna och därmed även planen. Härefter kan volymen för det volymselement som begränsas av de två planen ___._.______....-.. . -._.. _ > .» 8400491-0 enkelt bestämmas. Väggen mellan dem betraktas därvid som jämn.

Vid bestämningen av det andra planets area kan man välja mellan att antingen låta teodoliten stå kvar på sin ursprungliga plats P1 eller att flytta den, om så skulle vara önskvärt eller nödvändigt.

Genom att bestämma volymen hos volymselement i takt med bergrummets successiva utsprängning kan en noggrann bestämning av bergrummets totala volym ske under hela utsprängningen, varigenom det blir möjligt att löpande kontrollera bergrummets storlek under utsprängningsför- loppet, så att icke mer material sprängs bort än vad som från början är avsett.

En fördel med uppfinningen är, att mätningen sker manuellt, vilket innebär, att även valet av mätpunkter kan ske manuellt. Mätpunkterna väljas så, att de blir represen- tativa för tvärsnittsprofilen, dvs. man undviker mindre utsprång, lokala fördjupningar etc. På detta sätt blir areaberäkningarna noggrannare.

En datautrustning (ej visad) används lämpligen i kombination med anordningen enligt uppfinningen för behand- ling av de uppmätta värdena på horisontal- och vertikal- vinklarna. _ Den ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen är att betrakta endast som ett exempel, och många andra utföringsformer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav. Det är även möjligt att göra volymsbestämningar medelst förfarandet enligt uppfinningen vid tunnelkrökar eller där inställningen av laserkanonen 10 måste ändras mellan mätningarna och sålunda de areabestämda planen inte blir parallella. Vid sådana fall får man ta hänsyn till vinkeln mellan de två planen. Denna vinkel är dock enkel att beräkna, eftersom träffpunkternas koordinater är kända.

Claims (5)

84ÛÛ491~0 v. 6 P a t e n t k r a v

1. Förfarande för bestämning av volymen hos ett bergrum, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att en ljusstråle, lämpligen en laserstråle (12), riktas i bergrummets huvudsak- liga längdled, att ljusstrålen medelst ett optiskt avlänk- ningselement (14) avlänkas i ett första plan, som är vinkel- 'rätt mot den obrutha ljusstrålen (12), så att den avlänkade ljusstrålen (16) belyser bergrummets vägg (18) vid en första punkt (20), att denna punkts läge bestämmes medelst avläsning med ett optiskt instrument, såsom en teodolit (22), att ljus- strålen (12) avlänkas i ytterligare ett antal riktningar i samma första plan för belysande av ett antal punkter på bergrummets vägg (18), att dessa punkter lägesbestämmes på samma sätt som den första, att med kännedom om dessa punkters lägen det av dem definierade första planets area beräknas, att på motsvarande sätt arean bestämmas för ett andra plan, som är beläget på ett visst avstånd från det första planet, att utgående från kunskapen om de tvâ planens areor och avståndet mellan dem en beräkning göres för bestämning av volymen hos det volymselement som begränsas av dessa två plan samt att genom upprepade bestäm- ningar av volymselement i takt med utsprängningen av bergrummet dettas totala volym bestämmas.

2. Förfarande enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att ljusstrålen (12), som utnyttjas för areabestämning av planen har oförändrad inställning vid areabestämningarna av de skilda planen.

3. Förfarande enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v, att de punkter som lägesbestämmes för beräkning av arean hos ett plan utväljes visuellt, varvid endast sådana punkter väljes, som är representativa för planets areabestämmande profil. 8400491 -0

4, forfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att lägesbestämningarna för mätpunkterna tillgår så, att den avlänkade ljusstrålens (16) träffpunkt på bergsväggen avläses medelst teodoliten (22), att därvid en vinkel (CXÜ uppmätes mellan en med ljusstrålen (13) parallell linje (2A) och en siktlinje (26, 26') mellan teodoliten (22) och den belysta punkten (20, 30') på bergväggen (18).

5. Anordning för genomförande av förfarandet enligt kravet 1 för bestämning av volymen hos ett bergrum, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att en ljuskälla (10) är anordnad att utsända en ljusstråle, lämpligen en laser- stråle (12), mot ett optiskt avlänkningselement (14), som är anbragt på en uppmätt plats (P2) i bergrummet, att avlänkningselementet (14) är anordnat att avlänka ljus- strålen (12) i rät vinkel, så att den belyser en träffpunkt (20, 20') på bergväggen (18), att ett optiskt instrument, såsom en teodolit (22), vilket är placerat på en uppmätt plats (ïi) i bergrummet, är anordnat för fastställande av den avlänkaae strålens (16, 16') träffpunkt (20, 2o') på bergrumsväggen (18), samt att det ljusstrålen (12) av- länkande elementet (14) är godtyckligt vridbart för avlänk- ning av ljusstrålen i bergrummet i ett tvärplan, som är vinkelrätt mot den obrutna ljusstrålens riktning, och är anordnat för lägesbestämning av de träffpunkter (20, 20') den-avlänkade ljusstrålen (16, 16') får på bergrummets vägg (18). R. Anordning enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att det ljusstrålen avlänkande elementet utgöres av ett pentagonprisma (14). Y. Anordning enligt kravet 5 eller 6, k ä n n e - t e c k n a d d ä r a v, att det ljusavlänkande elementet (14) är fjärrmanövrerbert för utförande av vridrörelser och att denna fjärrmanövrering sker medelst infrarött ljus.