工程土方量计算方法优化分析及其程序实现的研究

摘要

工程土方量计算方法的选择不但牵涉到计算效率，而且其准确性直接影响到工程造价的控制与施工组织问题。本文首先是对土方工程的定义、土方工程量计算的范畴及研究背景等进行了论述，着重分析了国内外对场地平土设计标高确定及土方工程量计算的方法及其研究现状，揭示了传统的场地标高确定方法与土方量的计算具有准确度差、修正调整繁杂与计算效率低下等缺点，得出利用现代计算机与网络技术计算土方量的优点与必要性；然后对土方量计算方法中的断面法、网格法、散点法三种常规方法及其它三种常用的改进算法进行了归纳，从计算原理、适用范围、计算步骤等方面进行详细的对比分析，总结出其在建设项目大型场地平整填挖土方量计算中存在的问题；其次是对建设项目土方量计算中最常用的方格网法的计算精度从理论上进行了详细的分析，总结出影响计算结果的主要因素为方格网边长、场平面积、地形图比例尺、等高距、地形坡度、施工高度等，并对在不同条件下方格网边长的合理选择提出理论依据；三是分析了影响场地平整设计标高确定的因素，对常规的确定场地平土标高的方法进行了分析对比，得出其需要试算、计算繁杂、误差大等固有缺点，运用最小二乘法原理优化场地平土设计标高并确定最优设计平面；最后根据数字高程模型(DEM)原理，对GIS软件(Maplnfo8.5加Surfer8.0)应用于建设项目的土方量计算工作进行了探讨。对数字高程模型表面建模的原理与方法作了比较，阐述了GIS软件计算土方量的原理，实现了用Maplnfo8.5与Surfer8.0计算土方量，总结了技术流程，并选择某场地平整建设项目进行试点计算，效果良好。

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论文说明：图表目录

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第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1根据经验法确定场地平土标高准确度差

1.1.2修正调整更繁杂

1.1.3土方计算的效率低下

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容及其框架结构

1.3.1主要研究内容

1.3.2主要研究内容的框架结构

第2章 常规计算方法及其对比分析

2.1断面法(截面法)

2.1.1原理

2.1.2计算步骤

2.2方格网法

2.2.1四方棱柱体法

2.2.2三角棱柱体法

2.3散点法

2.3.1平均高程计算

2.3.2平均挖填深度计算

2.3.3挖填方面积及土方量计算

2.4其他改进算法

2.4.1等高线法

2.4.2表格法

2.4.3辛普森法(抛物线法)

2.5常规方法的对比分析及其存在的问题

2.5.1对比分析

2.5.2存在的问题

2.6小结

第3章方格网计算方法偏差分析

3.1土方计算相对误差公式之推导

3.1.1方格网总长测量标准差

3.1.2方格网角点施工高度方差

3.1.3土方量精度模型的推导

3.2土方计算相对误差列表

3.3土方计算相对误差曲线图

3.4分析

3.5小结

第4章 场地设计标高的优化分析

4.1影响场地设计标高确定的因素

4.1.1方便生产上的联系

4.1.2满足厂内外生产运输要求

4.1.3满足排水和防洪要求

4.1.4土石方工程量较小

4.1.5注意地下水位影响

4.1.6考虑基槽余土和土壤松散系数影响

4.2常用确定场地平土标高的方法

4.2.1方格网法

4.2.2断面法

4.2.3经验估算法

4.3几种方法的比较

4.4最小二乘法优化场地设计标高

4.4.1土方工程设计标高的计算公式

4.4.2最优设计平面的选择

4.5最小二乘法实现不规则场地设计标高的优化

4.5.1应用最小二乘法优化不规则场地设计标高

4.5.2对不规则场地平土标高处理的说明

4.6最小二乘法优化场地设计标高的优缺点

4.6.1最小二乘法优化场地设计标高的优点

4.6.2最小二乘法优化场地设计标高的缺点

4.7小结

第5章利用GIS技术计算土方量

5.1 GIS的应用与发展概况

5.1.1国外GIS的应用与发展

5.1.2国内GIS的发展

5.2应用GIS软件计算土方量

5.2.1数字高程模型表面建模

5.2.2 GIS软件计算土方量的原理

5.2.3应用Maplnfo 8.5和Surfer 8.0计算土方工程量

5.3小结

结 论

参考文献

致 谢

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