盾构隧道陀螺仪工作原理及其应用
盾构机的讲解
盾构机的讲解盾构机是一种用于地下隧道开挖的专用设备，它采用盾构法施工原理，是现代化隧道工程中不可或缺的重要装备。
盾构机能够有效地降低工程施工风险，提高施工效率，保证工程质量。
本文将从盾构机的工作原理、结构组成、施工流程和应用领域等方面进行详细讲解。
工作原理盾构机主要通过盾构的方式进行地下隧道开挖。
盾构机的工作原理是在盾构机头部安装刀具，由液压系统驱动刀具旋转切削地层，同时通过液压顶推系统推进盾构机整体，形成一个封闭的工作面，在施工的同时支撑土体。
盾构机还会排出隧道开挖时产生的泥浆或者石料。
结构组成1.盾构机主体：包括盾构圆盘、尾部推进装置、作业室等部分。
2.刀具系统：用于切削地层的重要部分，通常采用硬质合金刀具。
3.液压系统：提供动力支撑，驱动盾构机的工作。
4.注浆系统：用于土层稳固，减少地层位移。
5.排土系统：排出隧道开挖时产生的泥浆或者石料。
施工流程1.施工前准备：确定隧道线路、进行现场钻探、安装盾构机等。
2.盾构机施工：盾构机推进、切削、排土、注浆等工作。
3.隧道贯通：完成盾构机开挖后，隧道贯通。
4.隧道衬砌：进行隧道衬砌工作，保证隧道的结构安全。
5.隧道检验验收：对隧道进行检验验收，确保质量合格。
应用领域盾构机在地下管廊、地铁、交通隧道、水利隧洞等工程中得到广泛应用。
盾构机可以开挖各种类型的地下工程，同时由于其施工方式的灵活性和高效性，能够适应不同地层的复杂情况。
结语盾构机作为现代化隧道工程的重要设备，发挥了不可替代的作用。
通过本文的讲解，相信读者对盾构机的工作原理、结构组成、施工流程和应用颁奖都有了更深入的了解。
希望本文能为相关领域的从业人员提供一定的参考和帮助。
陀螺仪工作原理与应用
陀螺仪工作原理与应用（陀螺经纬仪Jyro Station）来源：译自日本《测量》06年8月号作者：日本测量仪器工业会更新日期：2006-9-22 阅读次数：3235为了求得测量的基准方位和日照时间的方位，必须使用磁针罗盘仪进行天体观测。
然而，磁针罗盘仪的精度有限，在天体观测中还要受到确保通视、天气、场所和时间等观测条件的影响。
为了解决这些问题，可采用利用了力学原理求得真北的陀螺经纬仪。
陀螺经纬仪在隧道测量以及由于不能和已知点通视而无法确定方位、方向角的情况下都能发挥很大的作用。
（图1：陀螺工作站）1、陀螺工作站的原理高速旋转的物体的旋转轴，对于改变其方向的外力作用有趋向于铅直方向的倾向。
而且，旋转物体在横向倾斜时，重力会向增加倾斜的方向作用，而轴则向垂直方向运动，就产生了摇头的运动（岁差运动）。
当陀螺经纬仪的陀螺旋转轴以水平轴旋转时，由于地球的旋转而受到铅直方向旋转力，陀螺的旋转体向水平面内的子午线方向产生岁差运动。
当轴平行于子午线而静止时可加以应用。
2、陀螺工作站的构造（图4：陀螺经纬仪的构造 0点调整螺丝，吊线，照明灯，陀螺转子、指针、供电用馈线、反射镜、陀螺马达、刻度线、目镜）。
陀螺经纬仪的陀螺装置由陀螺部分和电源部分组成。
此陀螺装置与全站仪结合而成。
陀螺本体在装置内用丝线吊起使旋转轴处于水平。
当陀螺旋转时，由于地球的自转，旋转轴在水平面内以真北为中心产生缓慢的岁差运动。
旋转轴的方向由装置外的目镜可以进行观测，陀螺指针的振动中心方向指向真北。
利用陀螺经纬仪的真北测定方法有“追尾测定”和“时间测定”等。
追尾测定[反转法]利用全站仪的水平微动螺丝对陀螺经纬仪显示岁差运动的刻度盘进行追尾。
在震动方向反转的点上（此时运动停止）读取水平角。
如此继续测定之，求得其平均震动的中心角。
用此方法进行20分钟的观测可以求得+/-0。
5分的真北方向。
时间测定[通过法]用追尾测定观测真北方向后，陀螺经纬仪指向了真北方向，其指针由于岁差运动而左右摆动。
陀螺全站仪在地铁盾构测量中的应用
陀螺全站仪在地铁盾构测量中的应用摘要：近些年来随着城市化进程加快，地下轨道交通工程正如火如荼地进行，如何保证隧道能够顺利贯通成为地铁精密测量至关重要的一个环节。
传统的测量方式是通过地面上下做联系测量，通过支导线的方式向隧道掘进方向进行传递，然而随着隧道长度的增加，点位的精度会逐渐减弱，影响隧道的精确贯通。
陀螺仪定向精度不受距离和时间的影响，弥补了传统导线测量的不足。
基于此，对陀螺全站仪在地铁盾构测量中的应用进行研究，以供参考。
关键词：地铁盾构隧道;导线测量;陀螺全站仪;方位精度引言陀螺全站仪是一种将陀螺仪与全站仪相结合的定向仪器,并使用陀螺动力学原理。
广泛应用于军事、采矿、地铁、山区隧道等定向测量领域。
陀螺仪具有恒轴和流动性的两个基本特征,陀螺仪首先用陀螺仪确定经络的方向,然后用站测量定向侧和经络之间的角度,以获得地面或地下任何一侧的大局部角度。
与传统的测量仪器相比,操作更加简单、高效、高效。
陀螺仪的定向精度和稳定性取决于仪器制造过程、观测误差、环境条件和其他方面。
1高精度陀螺全站仪的基本作业流程使用高精度陀螺仪测量地下方位时,应严格遵守测量规范的有关要求,在地面已知侧面进行初步测量,然后在地下方向侧进行测量序列。
同时,为了保证测量的准确性,地下边方位角测量完成后,需要重新测量地面已知边方位角。
2定向原理陀螺仪在陀螺仪中围绕其对称轴高速旋转,具有两个重要特征:(1)固定轴。
也就是说,在没有外力矩的情况下,旋转轴的方向总是指向原来的恒定方向。
(2)活跃性。
也就是说,在外力矩作用下,转子旋转轴通过最短的外力矩沿旋转轴向前移动到铅垂直平面,直到2轴位于铅垂直平面上。
当陀螺仪高速旋转时,它的旋转轴不在地球上真正的子午线的垂直平面上,陀螺的旋转轴在地球旋转的瞬间作用下,接近于真正的子午线的垂直平面和地球的旋转轴,因此陀螺的轴可以自动指示真正的北向。
高速旋转的自由陀螺仪轴在惯性的作用下不会在真正的北方向停止,而是在真正的北方向上向右和向右摆动。
陀螺全站仪在地铁盾构测量中的应用
陀螺全站仪在地铁盾构测量中的应用摘要：天津地铁8号线沂山路站~长泰河东站区间。
迄今为止,已有多个国内盾构项目使用整体体始发技术。
盾构整体始发在多个项目中得到应用,也遇到了一些新的问题,随之出现了一些新的解决措施。
关键词：地铁盾构隧道;导线测量;陀螺全站仪;方位精度引言近些年来随着城市化进程加快，地下轨道交通工程正如火如荼地进行，如何保证隧道能够顺利贯通成为地铁精密测量至关重要的一个环节。
传统的测量方式是通过地面上下做联系测量，通过支导线的方式向隧道掘进方向进行传递，然而随着隧道长度的增加，点位的精度会逐渐减弱，影响隧道的精确贯通。
陀螺仪定向精度不受距离和时间的影响，弥补了传统导线测量的不足。
本文介绍了陀螺全站仪的工作原理以及使用方法，通过地面精密控制网对陀螺全站仪的精度进行验证，结合实际工程案例，总结了一套成熟的外业观测和内业计算方法，成功运用在地铁盾构测量中。
1准备阶段监理控制要点1.1工程概况天津地铁8号线沂山路站~长泰河东站区间。
左线隧道设计起讫里程为左DK32+544.623~DK33+212.332，隧道全长666.008米，短链长1.701m;右线隧道设计起讫里程为DK32+544.623~DK33+184.405，隧道全长639.782米，隧道出沂山路站后以半径800m曲线向南偏转，沿泗水道向北敷设，临近中水北方勘测设计研究有限公司后以半径550m曲线向北偏转，临近长泰河附近左线以半径1500m曲线向南偏转,右线以半径1200m向南偏转，到达长泰河东站。
隧道有R=800m、R= 550m、R=1200m、R=1500m的平面曲线半径各一处，区间线间距12.92m~15.7m，隧道纵断面呈V形坡。
左线线路出沂山路站后以64.5m长2‰、230m长25‰下坡段、288.2990m长21.877‰、54.4m长2‰上坡段到达长泰河东站;右线线路出沂山路站后以64.5m长2‰、230m长25‰下坡段、290m长21.748‰、54.4m长2‰上坡段到达长泰河东站。
陀螺仪在隧道测量中的应用
陀螺全站仪在隧道测量中的应用摘要：本文以某特长盾构法隧道为例，讲述了一种利用高速回转体的内置陀螺进行真北方向的准确定位的高精度全站仪在隧道定向测量中的应用。
并讨论了如何利用陀螺全站仪提高超长隧道测量定向精度问题。
关键词：陀螺全站仪定向隧道测量导线精度隧道内导线由于受条件的限制其图形强度较弱，随着隧道掘进的距离越长，其点位的精度越差，特别是当城市地铁建设中的联系测量受到外界环境的影响越来越大,在洞内引测方位角的条件受到极大限制, 洞内定向的精度很难保证。
而将自动陀螺仪系统使用到地铁和隧道工程中, 就极大地提高了地铁隧道联系测量的精度, 确保了本隧道的准确贯通。
特别针对特长隧道的贯通，由于距离长，横向偏差大特点，故在引测地下导线过程中采用高精度陀螺全站仪加测导线边的陀螺方位角来提高隧道内导线的精度，减小贯通误差。
观测采用高精度陀螺全站仪，采用跟踪逆转点法连续测量八组逆转点，各组中值限定在±5″内，然后取平均值。
平差采用严密平差计算各角的改正数，以提高传递方位角的精度。
同时，拟在隧道两侧布置控制点构成闭合导线环，增加多余观测，然后进行平差，以提高观测成果精度和观测成果的可靠性。
本文主要研究陀螺仪与常规导线网的关系，陀螺仪的使用对导线精度的影响以及在实际应用中如何根据测量限差来设置陀螺观测。
1 陀螺全站仪方位测定原理与计算寻北有多种方法，目前主要有四种：磁北法、天文观测法、陀螺仪和加速度计寻北法。
磁北法受地球磁偏角和磁偏角随时间变化的影响以及周围铁磁物质的影响，精度不易提高，只能粗略定向。
天文观测法寻北是通过光学仪器观察天体而完成定向的，其定向精度很高，但是通常它需要较长的作业时间，还完全受气候条件的限制，不便于野外机动使用。
陀螺和加速度计寻北都是惯性技术的产物，是根据惯性元件敏感地球的自转运动而实现定北的，地球的自转角速度水平分量就是地理正北方向，其主要特点是：定向精度较高，测量时间短，不受气候条件限制(可以全天候工作)，在任何时间和地点(高纬度地区除外)都可以自主测量，而且操作简便，易于实现自动定向和机动使用。
盾构姿态实时监控原理与方法
盾构姿态实时监控原理与方法摘要:本文着重介绍盾构姿态自动监测与控制的原理与方法，并对系统软、硬件组成及运行界面进行简略说明。
关键词：盾构姿态自动监控1引言盾构姿态的良好保持是盾构法施工的重要控制目标，它直接关系到隧道质量与施工成败，如何实现高水平的盾构姿态实时监控一直是盾构施工人员关心的工程难题，盾构姿态实时监控技术的重要性不言而喻。
完整的盾构姿态实时监控系统包括盾构姿态偏差自动监测和自动控制两方面内容。
国内使用的盾构姿态监测系统多为国外产品，主要有德国VMT公司的SLS-T系统、英国的ZED系统和日本TOKIMEC的TMG-32B（陀螺仪）系统等，许多地方还在使用人工测量；国内使用的盾构姿态控制系统大多取之于国外盾构生产厂家成套盾构产品中提供的控制功能(注：目前国内也有较成熟的盾构引导控制系统，如我公司使用的上海米度与上海力信两家公司研制生产盾构导向、顶管导向系统、隧道精灵软件等均已较成熟，本人现在使用中，欢迎探讨交流)。
由于盾构控制系统富含PLC可编程控制器控制代码及上位控制计算机控制程序，又与具体的控制器件和动力设备的关系极为密切，因而具有一定的技术含量和非标准性。
国外有全自动盾构的研究，但少有成功应用的实例。
在科学技术突飞猛进的今天，研究先进、自主的盾构姿态实时监控技术，建立盾构姿态实时监控理论、方法，对改善盾构施工水平有着深刻的现实意义。
介绍盾构姿态自动监测与控制的原理与方法。
2盾构姿态监测系统原理根据公路、轨道交通设计规范，公路、轨道交通的设计路线由平曲线和竖曲线组成，平曲线一般包括直线、缓曲线、圆曲线三种，竖曲线一般包括直线、圆曲线（凸曲线、凹曲线）两种。
盾构根据公路、地铁隧道设计路线向前推进，盾构姿态通过盾构机轴线和设计路线的偏差比较而求得。
实现盾构姿态自动监测仍基于传统的连续支导线测量方法(洞内洞外,洞内主要就是管片的封顶块上吊篮和…此方法已于2008年9月被上海某公司申请注册专利成功…)。
盾构隧道陀螺仪工作原理及其应用
陀螺仪工作原理与应用一. 陀螺仪工作原理与应用为了求得测量的基准方位和日照时间的方位，必须使用磁针罗盘仪进行天体观测。
然而，磁针罗盘仪的精度有限，在天体观测中还要受到确保通视、天气、场所和时间等观测条件的影响。
为了解决这些问题，可采用利用了力学原理求得真北的陀螺经纬仪。
陀螺经纬仪在隧道测量以及由于不能和已知点通视而无法确定方位、方向角的情况下都能发挥很大的作用。
（图1：陀螺工作站）1、陀螺工作站的原理高速旋转的物体的旋转轴，对于改变其方向的外力作用有趋向于铅直方向的倾向。
而且，旋转物体在横向倾斜时，重力会向增加倾斜的方向作用，而轴则向垂直方向运动，就产生了摇头的运动（岁差运动）。
当陀螺经纬仪的陀螺旋转轴以水平轴旋转时，由于地球的旋转而受到铅直方向旋转力，陀螺的旋转体向水平面内的子午线方向产生岁差运动。
当轴平行于子午线而静止时可加以应用。
2、陀螺工作站的构造（图4：陀螺经纬仪的构造 0点调整螺丝，吊线，照明灯，陀螺转子、指针、供电用馈线、反射镜、陀螺马达、刻度线、目镜）。
陀螺经纬仪的陀螺装置由陀螺部分和电源部分组成。
此陀螺装置与全站仪结合而成。
陀螺本体在装置内用丝线吊起使旋转轴处于水平。
当陀螺旋转时，由于地球的自转，旋转轴在水平面内以真北为中心产生缓慢的岁差运动。
旋转轴的方向由装置外的目镜可以进行观测，陀螺指针的振动中心方向指向真北。
利用陀螺经纬仪的真北测定方法有“追尾测定”和“时间测定”等。
追尾测定[反转法] 利用全站仪的水平微动螺丝对陀螺经纬仪显示岁差运动的刻度盘进行追尾。
在震动方向反转的点上（此时运动停止）读取水平角。
如此继续测定之，求得其平均震动的中心角。
用此方法进行20分钟的观测可以求得+/-0。
5分的真北方向。
时间测定[通过法] 用追尾测定观测真北方向后，陀螺经纬仪指向了真北方向，其指针由于岁差运动而左右摆动。
用全站仪的水平微动螺丝对指针的摆动进行追尾，当指针通过0点时反复记录水平角，可以提高时间测定的精度，并以+/-20秒的精度求得真北方向。
盾构的工作原理及技术特点
地铁盾构的工作原理及技术特点地铁盾构通常采用Φ6.34~Φ6.18米直径的单园土压平衡式盾构，也有采用双圆盾构的，但由于双圆盾构的地面沉降和纠偏问题没很好解决，现在上海已废弃不用。
盾构机构造及工作原理：见下图1：千斤顶伸出图1 盾构前部构造示意下面是盾构机工作的几个特殊方面：一．推进模式与拼装模式：盾构机的工作是由上面二种模式周而复始、交替进行，用以完成一环又一环的挖掘和拼装管片来实现整条隧道的组建。
推进模式：大多数φ6.34米地铁盾构在圆周上设置22个千斤顶，当油压达到340公斤/厘米时，每根千斤顶提供160吨的推力，因此盾构的最大推力可达3500吨，千斤顶分成4个区域，分别用4套减压比例阀无级控制4个区域内的千斤顶油压，从而控制各自的推力大小，达到控制盾构机前进方向的目的，通过控制千斤顶油泵的流量输出，达到控制盾构机前进速度的目的。
见图2：推进过程描述如下：启动大刀盘旋转切割并在土仓内搅拌泥土，螺旋机旋转抽取泥土（转速受土压平衡系统控制），通过螺旋机闸门将土运放到皮带机上，传送到车架后部的泥斗箱中，然后由电瓶机车运走倒掉。
开启同步注浆系统，填充工艺空隙防地面沉降，开启盾尾油脂压注系统，防止盾构外的泥水从盾尾密封刷与管片之间的缝隙侵入，开启集中润滑油脂压注系统，防止盾构外的泥水从刀盘支撑圈经人形密封缝隙侵入大轴承内以及提供所需的润滑油脂，开启冷却水系统防止某些部件过热，如果需要的话，开启加水、加泥、加泡沫系统，改良土体，降低刀盘旋转面磨擦力。
在掘进过程中司机必须密切注意各个传感器及仪表的参数，如土压、油压、推进力矩、千斤顶伸出长度、速度，刀盘、螺旋机的速度、盾构姿态、纠偏等。
当推进的长度达到管片的宽度并加上拼装空隙时，这一环的推进模式结束，经司机将选择开关打到拼装模式，进入管片拼装。
管片拼装过程描述如下：启动拼装机油泵系统，提供旋转、上下、前后、左右倾斜等动作的动力，启动千斤顶油泵低压系统，提供分别伸缩的功能，启动管片输送系统，将需要管片运到拼装机下方。
陀螺定向测量在轨道交通土建施工阶段的应用
陀螺定向测量在轨道交通土建施工阶段的应用摘要：近年随着来城市轨道交通的迅猛发展，目前已有超过38个城市开展了城市轨道交通的建设。
在地铁施工阶段，为保证地铁周边道路畅通，大部分站间隧道均采用暗挖或盾构法的施工工艺，传统的测量控制均以联系测量+支导线的形式进行隧道内的方位传递，随着线路长度的增加将导致误差的积累，影响着隧道贯通精度，更严重的可能造成线路偏位。
因此，对于长、大隧道采用其他测量手段进行复核已十分必要。
关键词：道路畅通；陀螺；交通一、陀螺定向测量陀螺定向测量（gyrostatic orientation survey）是用陀螺经纬仪（全站仪）测定某控制网边的陀螺方位角，并经换算获得此边真方位角，最终推算待定边坐标方位角的过程。
陀螺仪具有两个基本特性：1、定轴性，2、进动性。
在轨道交通土建阶段主要应用其两个基本特性进行方位的精确定向。
主要测量原理如下：设C、D待测点，在C点安置仪器测得真北方向在水平度盘的读数N，D方向在水平度盘上的读数N1，则可求得CD边的真北方位角ACD=N1-N。
因CD边坐标方位角TCD =ACD-RΦ，且RΦ=（RΦ：C处的子午线收敛角，：C点横坐标，为C点纬度）。
在轨道交通外业生产过程中按地面已知边→地下定向边→地面已知边的顺序进行。
即：（1）在地面控制边进行多测回定向测量，标定仪器常数；（2）在地下待测边各进行多测回定向测量；（3）以地面控制边进行多测回定向测量，检验仪器的稳定性和精度并最终确定仪器常数。
外业测量需满足如下指标要求：（1）测回间陀螺方位角较差应小于20″。
（2）两次地面控制边测量结果均值之差不得大于12″。
（3）测前、测后各三测回测定的陀螺全站仪常数平均值较差不应大于15″。
二、数据处理外业测量结束后数据处理按如下方法进行：（1）地面标定仪器常数计算公式式中：为仪器常数；为地面已知边坐标方位角；上为地面已知边陀螺测量定向方位角。
根据地面控制点已知坐标计算得到地面已知边坐标方位角，再由地面两次陀螺定向结果求平均，得到仪器常数。
高速铁路隧道定向测量中磁悬浮陀螺全站仪的应用
高速铁路隧道定向测量中磁悬浮陀螺全站仪的应用摘要：跨入21世纪以来，我国经济突飞猛进、综合国力不断提高，高新技术也达到前所未有的新高度。
在此大背景下，在地质和修建条件极为复杂的情况下，我国隧道工程发展迅猛且规模庞大，获得了世界的瞩目。
众所周知，我国城市的地铁正处于快速建设阶段，市政铁路公路的隧道工程量逐年增加，水下隧道的建设也呈现出大幅增长趋势同时在隧道的建设过程中也附加了其他功能的建设，使其呈现出规模化和多元化特点，发挥了越来越重要的作用。
但是，不论哪种隧道，在施工建设中必须保证相向开挖的中线满足纵断面和平面设计限差的同时，还需要提高贯通精度，有效降低施工成本。
关键词：陀螺全站仪；隧道测量；应用1陀螺全站仪定向原理高速旋转物体的旋转轴，对于改变其方向的外力作用有趋向于铅直方向的倾向。
而且，旋转物体在横向倾斜时，重力会向增加倾斜的方向作用，而轴则向垂直方向运动，就产生了摇头的运动(岁差运动)。
陀螺仪工作时陀螺高速旋转，由于地球的自转，旋转轴在水平面内以真北为中心产生缓慢的岁差运动，陀螺指针的振动中心方向指向真北。
根据陀螺仪能够自动寻找真北方向的特性，将全站仪安置在陀螺仪上，组成陀螺全站仪，可以测定真北方向在全站仪水平度盘上的读数N，从而可以求出任一方向的真方位角。
如图1所示，O、P为地面上两点，在O点上安置陀螺全站仪测得真北方向读数为NO，OP方向读数为φOP，则可以求得OP方向的真方位角AOP为:(1)高斯平面直角坐标系下OP方向的坐标方位角αOP为:(2)其中，γO为测站O点的子午线收敛角。
图1陀螺全站仪定向2.2陀螺全站仪方位传递原理如图2所示，C、D两已知控制点在地面上，在施工坐标系下为已知方向αCD，E、F两点在地下，αEF为待求方向。
将陀螺全站仪分别在C、E点观测，设C、E点真北方向的读数分别为NC、NE，CD方向、EF方向的读数分别为φCD、φEF，C点、E点的子午线收敛角分别为γC、γE，则依据陀螺全站仪定向原理可知:(3)(4)图2陀螺全站仪方位传递其中，αΔ为施工坐标系北方向在高斯平面坐标系下的方位角。
陀螺仪原理及应用
陀螺仪原理及应用一、引言陀螺仪作为一种重要的测量仪器，广泛应用于航空、航天、导航、惯性导航等领域。
它以其高精度、快速响应和稳定性而受到广泛关注。
本文将从陀螺仪的原理开始，介绍其工作原理和应用。
二、陀螺仪的原理陀螺仪的工作原理基于陀螺效应，即旋转物体受到外力作用时会产生力矩，使其保持自身的方向。
陀螺仪利用这一原理，通过测量旋转物体的角速度，来确定物体的方向。
陀螺仪通常由一个旋转的转子和一个固定的支架组成。
当转子旋转时，由于陀螺效应的作用，转子会产生一个力矩，使得支架发生旋转。
通过测量支架的旋转角度，可以确定转子的角速度，从而得到物体的方向。
三、陀螺仪的应用1. 航空航天领域陀螺仪在航空航天领域中有着广泛的应用。
在飞行器中，陀螺仪可以用来测量飞行器的姿态和角速度，从而帮助飞行员掌握飞行器的状态，进行精确的操作。
同时，在导航系统中，陀螺仪也可以用来提供精确的定位和导航信息。
2. 惯性导航系统陀螺仪在惯性导航系统中起到了重要的作用。
惯性导航系统利用陀螺仪测量物体的加速度和角速度，从而确定物体的位置和姿态。
这种系统不受外界环境的影响，具有高精度和稳定性，广泛应用于船舶、飞机、导弹等领域。
3. 移动设备陀螺仪也广泛应用于移动设备中，如智能手机、平板电脑等。
通过陀螺仪的测量，可以实现设备的自动旋转和姿态感知。
这为用户提供了更加便捷和直观的操作体验，例如屏幕自动旋转、重力感应游戏等。
4. 车辆导航系统陀螺仪在车辆导航系统中也有着重要的应用。
通过陀螺仪的测量，可以实时获取车辆的姿态和角速度信息，从而提供更加准确的导航和定位服务。
这对于车辆安全和驾驶体验的提升具有重要意义。
四、总结陀螺仪作为一种重要的测量仪器，具有广泛的应用前景。
它的工作原理基于陀螺效应，通过测量旋转物体的角速度来确定物体的方向。
陀螺仪在航空航天、导航、惯性导航和移动设备等领域都有着重要的应用。
随着技术的不断发展，陀螺仪的精度和稳定性将得到进一步提升，为各个领域带来更多的应用机会。
陀螺全站仪在城市轨道交通工程测量中的应用
陀螺全站仪在城市轨道交通工程测量中的应用摘要：本文分析了城市轨道交通项目测量方面陀螺全站仪的运用，简述了陀螺全站仪基本原理，验证了陀螺全站仪符合城市轨道交通项目测量标准，能够科学检核地铁轨道中导线方位角稳定性。
关键词：轨道交通；项目测量；陀螺全站仪随着城市的日益进步以及人口的不断增加，城市轨道交通显得尤为关键，特别是城市地铁轨道交通由于客运量多、运行快速、不占地表空间等，已是大量城市改善交通拥堵的首选。
地铁隧道中常用导线检测构建平面控制网，但受制于隧道空间，导线采用直伸型，伴随隧道的挖掘，因检核条件不足，下降了导线精度，积累了许多偏差。
陀螺全站仪是物理定向，免受几何定向投向偏差干扰，所以能够检核和修正洞中导线，由此提升控制网精度。
若贯通导线较长，在合适地方增加陀螺定向边以检测导线，能够防止导线偏差积累，大幅度提升隧道贯通精度。
1、陀螺全站仪基本原理与运算1.1基本原理陀螺仪内绕于对称轴迅速转动的陀螺包含两个关键性质：①定轴性。
指无外力矩影响下，陀螺转轴一直指着初始固定方向。
②进动性。
指受外力矩影响下，陀螺转轴出现进动，顺最短路程朝外力矩的转动轴所处铅垂面靠近，直至两轴处在同个铅垂面即止。
若陀螺仪陀螺快速转动，且转轴未在地表真子午线铅垂面中时，陀螺转轴受到地球自转力矩影响出现进动，朝真子午线与地球自转轴所处铅垂面靠拢，所以陀螺转轴能够智能指定真北方向[1]。
迅速转动的自由陀螺转轴受惯性影响不会停在真北方位，会在真北方位两边摇摆。
1.2设备常数因陀螺仪有制造公差，因此陀螺仪轴的固定部位一般不和地理子午线重叠，两者的夹角就是设备常数（△）。
若陀螺仪子午线处在地理子午线东侧，△代表正；相反，则代表负。
△能够按照已知控制点方向角直接测出，二者关系见图1所示。
图1 陀螺仪定向基本原理图2、城市轨道交通项目测量方面陀螺全站仪的运用某城市轨道交通R3线二期项目某标段地底区间陀螺定向操作为例展开研究。
该区间总厂3.473km，采取盾构法操作，线距离11-14米，该项目平面控制网采取单独坐标轴，某标段隧道中控制网分布全导线网。
盾构机的工作原理介绍
盾构机的工作原理介绍
盾构机是一种用于隧道施工的工程机械设备，其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 掘进：盾构机主要通过推进系统推进盾构机身体，同时使用刀盘上的刀具在地面形成一定的切削力。
盾构机通常由刀盘、刀盘驱动系统、推进系统等组成。
刀盘上的刀具在掘进过程中对土壤进行切削，并将土壤推向盾构机内部。
2. 排土：盾构机掘进时，土壤通过螺旋输送机或链式输送机输送到盾构机内部。
同时，通过注浆系统向工作面注射注浆材料，以稳定土体，防止地层塌方。
3. 支护：当掘进到一定距离后，需要进行土体的支护，以保证隧道稳定。
盾构机通常可以在掘进面后方进行支护工作，支护方式包括设置钢管桩、喷射混凝土等。
4. 环片安装：盾构机掘进到一定距离后，会同时安装预制的环片，形成隧道结构。
安装环片通常使用液压千吨顶装置进行，将环片通过液压顶推机构安装到预埋的隧道轨道上。
5. 推进循环：通过以上步骤的不断循环，盾构机可以逐步推进掘进，同时不断安装环片，完成整个隧道的掘进工作。
总的来说，盾构机的工作原理就是通过推进系统推动机身，通过刀盘切削土壤并
推进掘进，同时排土和注浆，进行土体支护，并安装预制环片，最终完成隧道的掘进工作。
全站式陀螺仪在长距离盾构法隧洞中的应用
观测次数采用 2、3、2，观测方法采用逆转点法进
行施测。
2.3.2 具体作业流程
首先在地面上控制点上架设全站式陀螺仪，
仪器对中整平后将陀螺仪转向大致转向磁北方向，
然后打开仪器电源并等待转子的转动达到稳定状
态后松开锁环，开始粗测逆转点 2 个测回，测得
所需数量的逆转点后，锁紧陀螺摆，自动水平转
动全站仪，根据逆转点测量的结果，使仪器转向
2.3 定向过程及作业流程 2.3.1 定向过程
应用陀螺仪定向测量有两种情况，一种情况 是测定已知边的陀螺方位角，另一种情况是测定 未知边的陀螺方位角，它们均应先测定陀螺方位 角。为了测定陀螺方位角，在测站上必须测定待 测边的方向值 M 和测定陀螺北方向值 N，这时可 得陀螺方位角 =M-N。由此可见，外业的主要工作 是测定陀螺北方向值。
均值
仪器常数 ∆
1
179°13′27.50″
179°13′02.76″
0°00′00.00″
2
179°13′27.50″
179°13′27.36″
-0°00′ 24.60″
3
179°13′27.09″
1. 仪器常数 ∆= 坐标方位角 α0+ 子午线收敛角 r- 陀螺方位角 αt 2. 根据参考文献 [10] 的结论可知，地面测站点和地下测站点的相对位置为南北走向时，子午线收敛角随两点南北距离的增大而增大，当距离增大 到 2km 情况下，相差将 2″，在本工程中，已知点之间的距离均在 0.5 ～ 1km 之内，故可以忽略子午线收敛角 3. 坐标方位角 α0 根据首级控制成果计算所得
用陀螺仪测定陀螺北方向时，首先将仪器置 于测站上，对中整平，并且使仪器大致指向北方向。 然后，进行粗略定向，确定近似北方向，使仪器 置于近似北方向上，在此基础上进行精密定向， 确定测站的陀螺北方向值。
211230399_陀螺定向在深埋长距离水资源盾构隧道控制测量中的应用
0 引言珠江三角洲水资源配置工程土建施工A7标承担双向6个隧道的盾构施工，其中最长隧道区间全长约3.0km，盾构始发工作井为半径15m 的圆形，埋深45m，一井定向井下的始发边长仅有25m。
隧道为内径为5.4m 的圆形，掘进方向左侧布置有0.5m 宽的人行走道板，右侧为1m 宽的渣土运输皮带机。
且受到线路转弯半径小、边长和隧道内通视等条件影响，导线设计难度大，隧道内导线精度控制难度远远大于一般盾构隧道。
因此该工程控制测量采用双三角形联系测量加洞内双支导线的模式，并在重要节点导线边上加测陀螺定向以进行校核和纠偏，确保隧道内导线的精度满足贯通要求。
为了加强陀螺定向的关键性作用，该文对相关规范、图纸、设计文件的研究对陀螺定向边进行了精确设计。
下文将详细介绍陀螺定向的相关工作。
1 陀螺定向的基本原理陀螺仪具有定轴性和进动性2种特定的物理特性，高速旋转的陀螺在地球自转的影响下可以给出真北方向或真北方位角[1]，这是陀螺仪进行定向的基本原理。
陀螺仪内置的无机械位移的陀螺是实现高精度定向测量的基础。
用于陀螺定向的陀螺由其重心的悬挂丝挂着，在重力的影响下陀螺旋转轴处于水平状态[2]。
当陀螺处于高速旋转的状态时，因为受到惯性的影响，总是试图维持原有的空间位置保持不变。
当陀螺旋转轴出现偏离北方向的情况时，陀螺旋转轴的水平状态会因为地球自转而发生改变，在重心降低的情况下产生了重力矩。
陀螺全站仪将根据一系列绕其竖轴的转动做出对应反应，通过其主辅控制系统向北绕转。
当定向测量完成以后就可以确定出北方向。
北方向与陀螺全站仪零方向的偏差将会通过高精度综合测定分析后显示出来[1-6]。
想要完全理解陀螺全站仪的定向原理，就需要先搞懂陀螺定向过程中各种角度及其关系（如图1所示）。
图1中，A 为真方位角（陀螺方位角）；a 为坐标方位角；V 为子午线收敛角；Z 为目标点读数平均值；N 为全站仪零方向真方位角；L 为零位改正；C 为仪器常数。
盾构机的工作原理介绍怎么写
盾构机的工作原理介绍
盾构机是一种用于地下隧道挖掘的特殊机器设备，它的工作原理是通过同时掘进和支护地下隧道的工具。
盾构机在地下工程中起着重要的作用，下面将介绍盾构机的工作原理。
1. 盾构机的基本结构
盾构机主要由盾构壳体、刀盘、推力系统、控制系统和支撑系统组成。
盾构壳体是盾构机的外壳，内部装有刀盘和支撑系统。
刀盘是盾构机的主要工具，通过刀盘旋转挖掘地下土壤和岩石。
推力系统用于推动盾构机前进，控制系统则负责监控和操作盾构机的运行。
2. 盾构机的工作原理
盾构机工作时，首先将机器放入地下隧道的起点位置，然后启动推力系统，使盾构机开始向前推进。
同时，刀盘开始旋转，将土壤和岩石切割成小块并将其推出隧道。
支撑系统则用来支撑隧道周围的土壤和岩石，以防止塌方。
在盾构机推进的过程中，控制系统会根据地下情况调整刀盘的旋转速度和推力的大小，以确保隧道的顺利开挖。
盾构机可以根据需要进行曲线和斜坡的挖掘，以满足工程设计要求。
3. 盾构机的应用范围
盾构机广泛应用于地铁、隧道、管道等地下工程领域。
由于其高效、安全和精密的特点，盾构机在城市地下工程中得到越来越广泛的应用。
盾构机的工作原理使其可以适应不同地质条件下的隧道开挖，提高了工程的质量和效率。
总的来说，盾构机的工作原理是通过刀盘切割土壤和岩石，同时支撑隧道周围的结构。
盾构机在地下工程中扮演着重要的角色，为城市发展和基础设施建设提供了重要支持。
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陀螺仪工作原理与应用
一. 陀螺仪工作原理与应用
为了求得测量的基准方位和日照时间的方位，必须使用磁针罗盘仪进行天体观测。
然而，磁针罗盘仪的精度有限，在天体观测中还要受到确保通视、天气、场所和时间等观测条件的影响。
为了解决这些问题，可采用利用了力学原理求得真北的陀螺经纬仪。
陀螺经纬仪在隧道测量以及由于不能和已知点通视而无法确定方位、方向角的情况下都能发挥很大的作用。
（图1：陀螺工作站）
1、陀螺工作站的原理高速旋转的物体的旋转轴，对于改变其方向的外力作用有趋向于铅直方向的倾向。
而且，旋转物体在横向倾斜时，重力会向增加倾斜的方向作用，而轴则向垂直方向运动，就产生了摇头的运动（岁差运动）。
当陀螺经纬仪的陀螺旋转轴以水平轴旋转时，由于地球的旋转而受到铅直方向旋转力，陀螺的旋转体向水平面内的子午线方向产生岁差运动。
当
轴平行于子午线而静止时可加以应用。
2、陀螺工作站的构造
（图4：陀螺经纬仪的构造 0点调整螺丝，吊线，照明灯，陀螺转子、指针、供电用馈线、反
射镜、陀螺马达、刻度线、目镜）。
陀螺经纬仪的陀螺装置由陀螺部分和电源部分组成。
此陀螺装置与全站仪结合而成。
陀螺本体在装置内用丝线吊起使旋转轴处于水平。
当陀螺旋转时，由于地球的自转，旋转轴在水平面内以真北为中心产生缓慢的岁差运动。
旋转轴的方向由装置外的目镜可以进行观测，陀螺指针的振动中心方向指向真北。
利用陀螺经纬仪的真北测定方法有“追尾测定”和“时间测定”等。
追尾测定[反转法] 利用全站仪的水平微动螺丝对陀螺经纬仪显示岁差运动的刻度盘进行追尾。
在震动方向反转的点上（此时运动停止）读取水平角。
如此继续测定之，求得其平均震动的中心角。
用此方法进行20分钟的观测可以求得+/-0。
5分的真北方向。
时间测定[通过法] 用追尾测定观测真北方向后，陀螺经纬仪指向了真北方向，其指针由于岁差运动而左右摆动。
用全站仪的水平微动螺丝对指针的摆动进行追尾，当指针通过0点时反复记录水平角，可以提高时间测定的精度，并以+/-20秒的精度求得真北方向。
（图2：摇头运动）
（图3：向子午线的岁差运动）
（图5：指针与刻度盘刻度线/0点/指针）
3、陀螺全站仪的应用实例 3.1 隧道中心线测量在隧道等挖掘工程中，坑内的中心线测量一般采用难以保证精度的长距离导线。
特别是进行盾构挖掘（shield tunnel）的情况，从立坑的短基准中心线出发必须有很高的测角精度和移站精度，测量中还要经常进行地面和地下的对应检查，以确保测量的精度。
特别是在密集的城市地区，不可能进行过多的检测作业而遇到困难。
如果使用陀螺经纬仪可以得到绝对高精度的方位基准，而且可减少耗费很高的检测作业（检查点最少），是一种效率很高的中心线测量方法。
（图6：盾构挖掘的中心线测量陀螺工作站/真北/检查点/立坑/陀螺工作站）
3.2 通视障碍时的方向角获取，当有通视障碍，不能从已知点取得方向角时，可以采用天文测量或陀螺经纬仪测量的方法获取方向角（根据建设省测量规范）。
与天文测量比较，陀螺经纬仪测量的方法有很多优越性：对天气的依赖少、云的多少无关、无须复杂的天文计算、在现场可以得到任意测线的方向角而容易计算闭合差。
（图7：通视障碍时的方向角获取已知点）
3.3 日影计算所需的真北测定在城市或近郊地区对高层建筑有日照或日影条件的高度限制。
在建筑申请时，要附加日影图。
此日影图是指，在冬至的真太阳时的8点到16点为基准，进行为了计算、图面绘制所需要的高精度真北方向测定。
使用陀螺经纬仪测量可以获得不受天气、时间影响的真北测量。
现在我们的长江盾构穿越工程隧道长度约2600米，如果始发井口导线方向误差为7＂，那么采用原来支导线测量方法因为存在误差积累，当掘进到接收井口时的误差约为150mm,已经不能满足现场的施工需要，
陀螺仪的精度,因为陀螺仪测量的陀螺方位角没有误差积累，从洞口测得井上井下差值一直到隧道的最终点精度都是一样的，尤其对长隧道的井下方位控制非常有效，以陀螺仪精度为15＂，隧道最后200米计算，偏差值仅为14.5mm。
二.推荐仪器品牌
在宜昌盾构项目我们对日本索佳陀螺全站仪和天津707研究所制造的陀螺经纬仪进行实际测量精度试验，并综合各方面的调查和咨询，建议使用日本索佳陀螺全站仪。
日本索佳陀螺全站仪优点如下：
1.索佳陀螺仪只需要普通架腿，架设方法和我们的全站仪一样，可以使用隧道内的测量控制
点，测量时不影响井下施工；
2.索佳陀螺仪分解为两个箱子存放，移动方便；
3.它采用的是光学对中，对中精度较高；
4.陀螺全站仪设计比较合理，全站仪里面有两种测量模式，可以进行相互检核；
5.全站仪和陀螺仪非常牢固，陀螺仪旋转达到转速后非常的稳定，没有震动和噪音；
6.陀螺仪的精度为15秒，完全能够满足长江盾构隧道测量精度的需要。
这种仪器的唯一缺点就是观测时间较长，需要眼睛不停的跟踪陀螺的摆动。