[發明專利]一種用于多臺段式場平布局的土方平衡優化設計方法

有效

• 申請號: 201310365812.1
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103473394B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 程江濤;蔡清;姜清華;萬凱軍;于沉香;黃靜;陳星星;陳定安
• 申請（專利權）人: 中冶集團武漢勘察研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務所(普通合伙)42212
• 代理人: 胡清堂

1.一種用于多臺段式場平布局的土方平衡優化設計方法，其特征在于，實施步驟如下：

第一步：根據場區地形坡度分析確定巖土體休止角，結合建筑邊坡工程技術規范GB50330-2002土質邊坡坡率允許值和巖質邊坡坡率允許值，選定穩定合理的邊坡挖填坡比；

第二步：根據總圖布局，將場平區劃分為不同建構筑物臺段場平單元、道路場平單元及邊坡場平單元，利用GPCAD土方計算軟件，確定不同類場平單元的挖填方量占比、面積占比及挖填不平衡系數等土方特征參數；

第三步：依據場平單元內在聯系及土方特征參數大小確定控制性場平單元和依附性場平單元；

第四步：在控制性挖方場平單元中，以挖方量占比及面積占比最大為控制目標，遴選出關鍵性挖方單元；

在控制性填方場平單元中，以上部建構筑物對下部地基土承載力要求最低和面積占比最大為控制目標，遴選關鍵性填方單元；

第五步：確定場平方平衡優化設計目標，具體包括土方挖填基本平衡、土方挖方總量最小、相鄰臺段面高差最小等優化設計目標；

第六步：以關鍵性挖方單元和填方單元臺段面設計標高為優化變量，以土方挖填基本平衡為目標函數，構建土方平衡優化設計計算模型，并結合土方挖方總量最小、相鄰臺段面高差最小等土方平衡優化設計目標，求解土方平衡優化設計計算模型，確定各場平單元的優化技術參數；

第七步：確定土方平衡優化技術參數，通過Δh_w、Δh_T和其他非關鍵單元設計標高以及依附性單元的設計標高調整高差；

所述場平單元優化技術參數確定按下列方式完成：首先根據關鍵性挖方單元的現狀地形，給定一個初始值較大的Δh_w，代入式（1）土方平衡優化設計計算模型，計算出Δh_T；然后根據Δh_T及(Δh_w-Δh_T)的正負性調整Δh_w，直至(Δh_w-Δh_T)→0，若Δh_T＜0，則增加Δh_w，若(Δh_w-Δh_T)＜0，則減少Δh_w，反之亦然；最后根據各場平單元間的內在聯系及工藝要求確定非關鍵性場平單元及依附性場平單元的設計標高調整高差；

第八步：根據土方平衡優化后的技術參數，結合格網計算模型，利用GPCAD土方計算軟件計算優化后的土方量，以驗證其可靠性。

2.根椐權利要求1所述的一種用于多臺段式場平布局的土方平衡優化設計方法，其特征在于：所述土方挖填基本平衡優化設計目標是指：為減少土方調配運距，在盡可能滿足各場平單元自身挖填平衡的前提下，合理調整臺段面設計標高，使得總挖填方量達到基本平衡，以減少余土外運或借土投資；考慮巖土體具有可松性，天然巖土體挖出來后體積將擴大，將這部分土轉到填方區壓實后其體積仍比最初天然巖土體的體積要大，即存在一個土方開挖回填擴容系數α一般取為1.02～1.05，當考慮開挖回填擴容系數時，挖填不平衡系數宜控制0.95～0.98之間。

3.根椐權利要求1所述的一種用于多臺段式場平布局的土方平衡優化設計方法，其特征在于：所述土方挖方總量最小優化設計目標是指：在滿足臺段面工藝、道路設計及邊坡穩定等技術要求的前提下，合理調整關鍵性挖方單元和填方單元臺段面設計標高，以期使得挖方總量最小，減少場平土方工程投資。

4.根椐權利要求1所述的一種用于多臺段式場平布局的土方平衡優化設計方法，其特征在于：所述相鄰臺段面高差最小優化設計目標是指：在滿足上述兩點優化設計目標的前提下，合理調整關鍵性挖方單元和填方單元的臺段面設計標高，盡可能降低相鄰臺段面高差，以減少直立陡坎加固費用；具體實施過程中，可采用關鍵性挖方單元和填方單元臺段面設計標高同升同降的方法予以解決。