■陳 斌，祝 濤

■1.核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610052;2.四川省地質(zhì)測繪院，四川 成都 610017

1 引言

不同的土方計(jì)算模型，由于其外業(yè)測量方法的差異以及土方計(jì)算原理的不同，其土石方計(jì)算量往往存在差異。所以，根據(jù)不同的地形地貌特征選擇適宜的土方計(jì)算方法，計(jì)算參數(shù)，對盡可能準(zhǔn)確的計(jì)算土石方量具有現(xiàn)實(shí)意義。下面分別以一個(gè)地形起伏較小的區(qū)域(某中心湖在開挖前的原始地形)和另一個(gè)地形起伏較大的區(qū)域(測區(qū)海拔高度達(dá)到兩千多米的茂縣某地塊)土方平衡為例，分析方格網(wǎng)法、斷面法、DTM法等典型土石方計(jì)算方法的適宜性。

2 方格網(wǎng)法

展繪好高程點(diǎn)后，在南方CASS 軟件下，計(jì)算出所選區(qū)域土石方量的大小。根據(jù)分析可知，某中心湖是屬于起伏較小的地形情況，如圖1，其最大高程與最小高程值之差為2.585 米。茂縣某地塊最大高程與最小高程的差距達(dá)到了88.242 米，屬地形起伏相對較大的區(qū)域，如圖2。設(shè)計(jì)高程(或目標(biāo)高程)的獲取可通過區(qū)域土方平衡的方式獲取，見圖1、圖2。

圖1 某中心湖區(qū)域土方平衡

根據(jù)誤差理論，以各個(gè)格網(wǎng)寬度的倒數(shù)值作為對應(yīng)方格土方量的權(quán)值，最后通過取加權(quán)平均值，可以得到不同地形情況下土方量的最或然似值V。設(shè)各個(gè)填挖放量值為Vi，則最后可以利用V 值求得中誤差m。計(jì)算公式如下:

di 格網(wǎng)寬度值;

n 最或然值計(jì)算次數(shù)。

圖2 茂縣某地塊區(qū)域土方平衡

表1 某中心湖(地形比較平緩)在方格網(wǎng)法下土石方計(jì)算

經(jīng)計(jì)算得:V1=285.3(方)m1=28.04(方)

表2 四川茂縣某地塊在方格網(wǎng)法下土石方計(jì)算

經(jīng)計(jì)算得:V2=14432.02(方)m2=±1031.82(方)

通過計(jì)算分析可知:

(1)隨著方格寬度的增加，其結(jié)果計(jì)算出來的相對中誤差也有增加的趨勢，所以在條件應(yīng)允時(shí)方格網(wǎng)的格網(wǎng)寬度值的設(shè)定對土石方量的準(zhǔn)確計(jì)算有重要影響。

(2)方格網(wǎng)法相對于起伏較小的地形來說不適合于計(jì)算起伏較大的地形的土方量。

3 斷面法

在CASS 軟件中利用場地?cái)嗝娣ㄓ?jì)算指定區(qū)域的土石方量。計(jì)算結(jié)果如表3、表4、表5、表6。

表3 某中心湖斷面法計(jì)算示例(橫斷面間距20 米)

經(jīng)計(jì)算得:V3=315.6(方)m3=±2.76(方)

表4 某中心湖斷面法計(jì)算示例(橫斷面間距10 米)

經(jīng)計(jì)算得:V4=323(方)m4=±0.87(方)

表5 茂縣某地塊斷面法計(jì)算土方示例(橫斷面間距20 米)

經(jīng)計(jì)算得:V5=15465.76(方)m5=±144.95(方)

表6 茂縣某地塊斷面法計(jì)算土方示例(橫斷面間距10 米)

經(jīng)計(jì)算得:V6=15565.76(方)m6=±104.29(方)

通過對四組數(shù)據(jù)表的不同組合對比可以得出。

(1)由表3、表4 以及表5、表6 分別對比，在條件相同的情況下為了提高用斷面法計(jì)算土石方量的精度可以減小橫斷面之間的間距。

(2)由不同的地貌特征下可以得出在相同的橫斷面間距的情況下，斷面法相對于地形起伏較大的區(qū)域更適宜于地形起伏較小的區(qū)域的土石方量的計(jì)算。

(3)對于相同的區(qū)域，橫斷面間距較小的數(shù)據(jù)組所計(jì)算得到的土方量的相對中誤差較小。

4 三角網(wǎng)(DTM)法

在CASS 軟件中利用根據(jù)圖上高程點(diǎn)來計(jì)算指定區(qū)域的土石方量。計(jì)算結(jié)果參見表7、表8。

表7 某中心湖DTM 法土方計(jì)算

經(jīng)計(jì)算得:V7=303(方)m7=±2.665(方)

表8 茂縣某地塊DTM 土方計(jì)算

經(jīng)計(jì)算得:V8=15511.7(方)m8=±134.8(方)

根據(jù)以上兩表計(jì)算結(jié)果的對比分析可知:

(1)從中誤差角度來看，DTM 法計(jì)算土石方量是同樣更加適合于地形平坦、起伏較小的區(qū)域。

(2)但是從相對中誤差來比較分析DTM 法在這兩種地形情況下計(jì)算出來的土方量差距較小。所以這樣子考慮的話，可以認(rèn)為DTM 法在計(jì)算土方量的時(shí)候是沒有地形條件限制的。

(3)在以上指定區(qū)域中，利用DTM 法計(jì)算土石方量其采樣間距對計(jì)算結(jié)果的影響比較小。

5 不同方法計(jì)算結(jié)果與分析

表9 三種計(jì)算方法綜合

通過對以上結(jié)果的分析可以得出:

(1)當(dāng)方格網(wǎng)法在計(jì)算地形起伏很大的區(qū)域的土石方量的時(shí)候，其中誤差較大，如表2 所示。但是在具體的實(shí)際工程中到底利用什么方法進(jìn)行計(jì)算還應(yīng)該參考相對中誤差來判斷。

(2)從表1 到表8 相比較容易發(fā)現(xiàn)，在如表所示地形地貌情況下，斷面法和DTM 發(fā)所計(jì)算出來的精度都高于其所對應(yīng)的方格網(wǎng)法。根據(jù)表9 所示斷面法和DTM 法計(jì)算出來的結(jié)果相差不大，所以不能夠得出DTM 法優(yōu)于其他的土方計(jì)算方法，這還同在分別利用這些方法計(jì)算時(shí)的各自的參數(shù)的設(shè)置相關(guān)。

6 結(jié)束語

通過以上分析可知，實(shí)際過程中不能夠絕對的得出那一種土方計(jì)算方法就一定比另外的土方計(jì)算方法優(yōu)越。應(yīng)根據(jù)不同地貌特征，結(jié)合各自的特征，綜合以上計(jì)算模型，予以選擇計(jì)算參數(shù)，選擇計(jì)算方法。