[發明專利]一種大型喀斯特洼地球冠型機構開挖中心定位方法

在審

• 申請號: 201910251303.3
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109948285A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 沈志平;朱博勤;吳斌;李頎;姜鵬;付君宜
• 申請（專利權）人: 貴州正業工程技術投資有限公司;中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

本發明公開了一種大型喀斯特洼地球冠型機構開挖中心定位方法，該方法包括以下步驟：1)選取機構開挖中心候選區域；2)確定影響開挖中心定位的因子；3)初選確定較優開挖中心點平面坐標；4)確定最優高程平面；5)最優高程平面內精確定位獲得最優機構開挖中心。本發明通過模擬球冠型構筑物開挖中心在大型喀斯特洼地內的不同位置，以工程總造價為約束條件，求解球冠型機構中心在大型喀斯特洼地內的位置，實現大型喀斯特洼地球冠型機構開挖中心的最優化輸出及精確定位，為大型喀斯特洼地球冠型機構開挖中心定位提供了一種科學、合理的參考方法。

技術領域

本發明涉及一種大型喀斯特洼地球冠型機構開挖中心定位方法。

背景技術

喀斯特洼地是碳酸鹽巖地區由于溶蝕作用所形成的一種負地形，洼地底部地形平坦，其直徑一般由數百米至數千米不等。對于大型喀斯特洼地尤其是大型圓形喀斯特洼地，尤其適合建造球冠型構筑物。然而，不同球冠型構筑物的開挖中心位置將產生不同的開挖效果，如不同中心位置將產生不同的開挖量、地質危害治理工作量等。總之，開挖效果應在保證球冠型構筑物安全的前提下，滿足球冠型構筑物的安裝需求，同時考慮球冠型構筑物的整體建造成本，最大限度降低開挖工程量。因此，如何定位球冠型構筑物的最優開挖中心，實現大型喀斯特洼地的合理化開挖，是大型喀斯特洼地球冠型機構建造時必須考慮的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種大型喀斯特洼地球冠型機構開挖中心定位方法，以解決大型喀斯特洼地開挖工程中，由于不同球冠型構筑物的中心位置將產生不同的開挖效果，需要定位球冠型構筑物的最優開挖中心，實現大型喀斯特洼地的最優化、合理化開挖問題。

本發明采取的技術方案為：一種大型喀斯特洼地球冠型機構開挖中心定位方法，該方法步驟如下：

1)在大型喀斯特洼地底部中心位置選取一個設定范圍的球冠構筑物開挖中心候選區域；

2)確定影響開挖中心定位的影響因子，影響因子包括土石方開挖工程、溶塌巨石混合體治理工程、危巖治理工程、邊坡工程、排水工程和球冠構筑物建造成本；

3)初選確定較優開挖中心點平面坐標：在候選區域內以最大影響因子土石方開挖工程為計算對象，通過交互式積分算法，計算開挖中心深度為設定值時的土石方開挖工程量，得到開挖工程量等值線圖，初步確定開挖量等值線圖的中心點為較優開挖中心點；

4)確定最優高程平面：在各高程平面內，以較優開挖中心平面坐標為假定的開挖中心，通過計算每個影響因子對應的工程造價，計算對應高程平面的工程總造價，以高程為橫坐標，工程總造價為縱坐標，確定最優高程平面；

5)最優高程平面內精確定位：在最優高程平面內，以較優開挖中心點為原點，進一步選取一個設定范圍的區域，以設定大小的間距，工程總造價等值線分布圖，在設定范圍的區域內，根據工程總造價等值線圖，進一步選取一個設定大小的最優區域，，對該區域內的點進行加密，以設定大小值為間距，計算每個加密點對應的工程總造價，獲得最優區域內加密點坐標及對應工程總造價表；

6)選取擬合函數，對最優區域內加密點坐標及對應工程總造價表中工程造價值進行三維空間曲面擬合，以坐標點x、y為自變量，選取工程總造價為因變量Z，構建二元函數，求取函數的極小值，假設函數形狀為拋物面，運用待定系數法，構造關于x、y和Z的二元函數形式如下：

Z＝Ax²+Bx+Cy²+Dy+Exy+F

式中，A、B、C、D、E和F為二元函數系數，二元函數系數通過擬合，得到函數如下式所示，相關系數r²＝0.9786：

Z＝90.484x²+459.859x+56.120y²+8.522y-87.460xy+9836.042