方格網法、斷面法、DTM 法土石方量計算選擇應用

■陳 斌，祝 濤

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

1 引言

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

2 方格網法

展繪好高程點后，在南方CASS 軟件下，計算出所選區(qū)域土石方量的大小。根據分析可知，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到了88.242 米，屬地形起伏相對較大的區(qū)域，如圖2。設計高程(或目標高程)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

根據誤差理論，以各個格網寬度的倒數值作為對應方格土方量的權值，最后通過取加權平均值，可以得到不同地形情況下土方量的最或然似值V。設各個填挖放量值為Vi，則最后可以利用V 值求得中誤差m。計算公式如下:

di 格網寬度值;

n 最或然值計算次數。

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)在方格網法下土石方計算

經計算得:V1=285.3(方)m1=28.04(方)

表2 四川茂縣某地塊在方格網法下土石方計算

經計算得:V2=14432.02(方)m2=±1031.82(方)

通過計算分析可知:

(1)隨著方格寬度的增加，其結果計算出來的相對中誤差也有增加的趨勢，所以在條件應允時方格網的格網寬度值的設定對土石方量的準確計算有重要影響。

(2)方格網法相對于起伏較小的地形來說不適合于計算起伏較大的地形的土方量。

3 斷面法

在CASS 軟件中利用場地斷面法計算指定區(qū)域的土石方量。計算結果如表3、表4、表5、表6。

表3 某中心湖斷面法計算示例(橫斷面間距20 米)

經計算得:V3=315.6(方)m3=±2.76(方)

表4 某中心湖斷面法計算示例(橫斷面間距10 米)

經計算得:V4=323(方)m4=±0.87(方)

表5 茂縣某地塊斷面法計算土方示例(橫斷面間距20 米)

經計算得:V5=15465.76(方)m5=±144.95(方)

表6 茂縣某地塊斷面法計算土方示例(橫斷面間距10 米)

經計算得:V6=15565.76(方)m6=±104.29(方)

通過對四組數據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)域的土石方量的計算。

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

4 三角網(DTM)法

在CASS 軟件中利用根據圖上高程點來計算指定區(qū)域的土石方量。計算結果參見表7、表8。

表7 某中心湖DTM 法土方計算

經計算得:V7=303(方)m7=±2.665(方)

表8 茂縣某地塊DTM 土方計算

經計算得:V8=15511.7(方)m8=±134.8(方)

根據以上兩表計算結果的對比分析可知:

(1)從中誤差角度來看，DTM 法計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算出來的土方量差距較小。所以這樣子考慮的話，可以認為DTM 法在計算土方量的時候是沒有地形條件限制的。

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

5 不同方法計算結果與分析

表9 三種計算方法綜合

通過對以上結果的分析可以得出:

(1)當方格網法在計算地形起伏很大的區(qū)域的土石方量的時候，其中誤差較大，如表2 所示。但是在具體的實際工程中到底利用什么方法進行計算還應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，在如表所示地形地貌情況下，斷面法和DTM 發(fā)所計算出來的精度都高于其所對應的方格網法。根據表9 所示斷面法和DTM 法計算出來的結果相差不大，所以不能夠得出DTM 法優(yōu)于其他的土方計算方法，這還同在分別利用這些方法計算時的各自的參數的設置相關。

6 結束語

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