学学 号 号 200913020230 HEBEI UNITED UNIVERSITY 毕毕 业业 论论文文 GRADUATE THESIS 设计题目 设计题目 露天矿山土石方剥离工程量计算方法比较研究露天矿山土石方剥离工程量计算方法比较研究 学生姓名 王欢学生姓名 王欢 专业班级 专业班级 09 测绘测绘 2 班班 学学 院 矿业工程学院院 矿业工程学院 指导教师 吴长悦指导教师 吴长悦 教授教授 2013 年年 5 月月 30 日日 摘 要 土石方工程是矿山建设的一项基础性工作 土石方工程计量是造价的一项 重要组成部分 在露天矿山规划中 土方量计算是一项经常性的 不可缺少的 工作 且在整个工程量中 土石方工程常占有较大比例 土方量计算精度的高 低直接影响到建设工期 经济效益 需要合理地进行土方调配 节省施工费用 加快工程进度 因此 研究土方量的计算方法 精度及计算方法的实用范围 条件和存在问题是非常必要的 但由于土石方计量直接涉及到工程建设方和施 工方的经济利益 加上实际工程中土石方计量的复杂性 因此计量成果经常会 被工程双方质疑 如何规范化土石方工程计量被视为当今土的一道难题 土方量计算是露天矿山预算土石方剥离工作量与费用的重要依据 准确快 速地计算土方量具有重要的实用价值 主要本文介绍了露天矿山土石方计算的 常用的三种方法 三角网法 方格网法和等高线法 选取唐山市清东陵铁矿进 行野外施测 内业采用 CASS7 1 对野外采集的数据进行计算 从理论和计算结 果两方面讨论它们的适用范围 条件及精度 关键词 土方计算 数字地面模型 三角网法 方格网法 等高线法 AbstractAbstract Land planning survey is a basic work The calculations of land planning survey is an important component in the cost In the open pit mine plan the calculations of land planning survey is a regular and indispensable work and in the volume of the entire project land planning survey often account for a large proportion The calculations of land planning survey affects the level of the construction period and economic benefits directly Land planning survey reasonably be required to save construction costs and speed up the progress Therefore the study of The calculations of land planning survey accuracy calculation methods practical range of conditions and problems are necessary However due to The calculations of land planning survey directly related to the construction side and the construction side of the economic benefits plus the complexity of The calculations of land planning survey in actual project The measurable results will often be questioned by both works sides How to measure standardized earthwork soil is considered to be one of challenges now Stripped open pit mine workload and expense budget are based on The calculations of land planning survey Calculate the amount of earthwork quickly and accurately has important practical value This article describes three common methods for the main open pit mine earthwork calculations just as the following triangulation method grid method and the contour line method It selects Tangshan Qingdongling iron for field measurements Within the industry uses CASS7 1 for wild collected data to calculate The results discuss their scope conditions and accuracy from two aspects of theory and the calculation results Keywords Earthwork calculation DTM Triangulation method Grid method Contour method 目 录 摘 要 I Abstract II 第 1 章 绪论 1 1 1 土石方计算概述 1 1 2 土石方计算常用方法 1 1 3 研究现状 2 第 2 章 土石方计算原理 3 2 1 不规则三角网法 DTM 法 3 2 1 1 三角网法简介 3 2 1 2 三角网的建立 3 2 1 3 三角网的调整 4 2 1 4 三角网与切割面的关系 5 2 1 5 土方量的计算 7 2 1 6 三角网法土方量计算误差探讨 9 2 2 方格网法 10 2 2 1 方格网法简介 10 2 2 2 计算设计高程 10 2 2 3 确定填 挖边界线 11 2 2 4 计算填 挖高度 11 2 2 5 计算填 挖方量 11 2 3 等高线法 12 2 3 1 等高线法简介 12 2 3 2 计算原理 12 2 4 本章小结 14 第 3 章 土方计算方法比较 15 3 1 野外施测 15 3 1 1 目的任务 15 3 1 2 依据规范和仪器设备 15 3 1 3 土方测量控制网的布设 15 3 1 4 高程点数据采集 16 3 2 内业计算 17 3 2 1 南方 CASS7 1 中土方计算的功能 17 3 2 2 计算准备工作 17 3 3 三角网法计算土方量 18 3 3 1 根据坐标计算 18 3 3 2 根据图上高程点计算 18 3 3 3 根据图上的三角网计算 19 3 4 方格网法计算土方量 19 3 5 等高线法计算土方量 20 3 6 计算结果和比较分析 20 3 5 1 计算结果对比 20 3 5 2 成果资料 22 3 7 本章小结 22 结 论 23 参考文献 25 谢 辞 29 附录 A 控制点成果表 30 附录 B 野外高程点数据 31 附录 C 三角网法土石方计算 34 附录 D 方格网法土石方计算 35 附录 E 等高线法土石方计算 36 第 1 章 绪论 1 1 土石方计算概述 土石方工程是矿山建设的一项基础性工作 土石方工程量计算是矿山工程 造价的一项重要组成部分 在露天矿山建设中 土方量计算更是是一项经常性的 不可缺少的工作 且在整个工程量中 土石方工程常占有较大比例 土方量计算精 度的高低直接影响到建设工期 经济效益 需要合理地进行土方调配 节省施 工费用 加快工程进度 因此 研究土方量的计算方法 精度及计算方法的实用 范围 条件和存在问题是非常必要的 但由于土石方计量直接涉及到工程建设 方和施工方的经济利益 加上实际工程中土石方计量的复杂性 因此计量成果 经常会被工程双方质疑 如何规范化土石方工程计量被视为当今土木工程界的 一道难题 因为地表施工场地的复杂性和地下地质结构的复杂性 大型土石方工程施 工时 很多情况下需要按照总体场平设计 结合施工现场实际而做出局部方案 调整 从而达到因地制宜 节约经费 方便施工的效果 所以大型土石方工程 计量普遍采用的方法是 计算设计标高与自然地面标高之间的土石方体积 设 计面有平面 斜面 曲面 而自然地面更是变化多端 要求计算出来的工程量 绝对准确 一般来说既不可能 也不必要 只要基本上按照自然地形的变化规 律 选取合适的特殊点 将自然地形在某一方向上的变化简化为相似的折线变 化 再求出折线与设计线之间的面积 然后乘以高度 或距离 即可求得体积 在条件许可的情况下 还需尽量把点布得密一些 特殊点和变坡点不要遗漏 尽可能缩小误差 目前 我国部分矿山矿层倾角较缓 且埋藏较浅 具有大型露天开采的优 势 大型露天开采涉及到巨大的土石方剥离工程 年剥离量以千万吨计 其涉 及到巨大的经济价值 因此 对土石方工程量计算的精确度 最优性 及不同 计算方法的应用性提出了更高的要求 1 2 土石方计算常用方法 目前常用与土方计算的基本方法有断面法 方格网法 DTM 模型法 不规 则三角形法 等高线法 在实际生产应用中 不同方法计算的同一场地土方量 数量相差较大 所以不同方法土方计算精度不同 适用范围也不一样 横断面 法适用于地形起伏变化比较大或形状狭长的地带 如水利工程中的大型管沟 灌溉渠道等均可用此法 但该法外业操作相对复杂 工作量大 精度取决于外 业横断面密度 横断面平行度 内业计算相对简便 但首尾断面权和弯曲场地 情形下的断面距离难以准确确定 方格网法适用于地形比较平坦或面积比较大 的工程 如大型工业厂房及住宅区 车站 机场 广场等的场地平整 但该法 外业工作量大 测点可能受地形限制 三种方法中 DTM 模型法适用于所有的 地形条件 计算精确度相对较高 且模型建立越逼真 精度越高 在生产中有 广泛的使用价值 在露天矿山中计算土石方工程量的常用方法有三角网法 方 格网法和等高线法 1 3 研究现状 土方量的大小直接影响这工程的设计和施工 传统土方量计算方法各不相 同 各有其优缺点 因而土方量计算的方法研究具有重要意义 土方量的计算 是建筑工程施工的一个重要步骤 工程施工前的设计阶段必须对土石方量进行 预算 它直接关系到工程的费用概算及方案选优 在现实一些工程项目中 如 何利用测量单位现场测出的地形数据或原有的地形数据快速准确的计算出土方 量就成了人们日益关心的问题 而南方 CASS 是一个重要的土方量计算的软件 探讨了南方 CASS 下各种土方量计算方法的优缺点 并归纳总结各种土方量计 算方法所适用的地形地貌 并在原有的计算方法上进行一定的改进 从而达到 更加方便快捷的目的 土方量计算方法的研究加强的我们对于土方量进行计算 时所用方法更加准确 对各种计算方法造成的差异进行分析 也使在南方 CASS 下土方计算式作图更加方便快捷 第 2 章 土石方计算原理 2 1 不规则三角网法 DTM 法 2 1 1 三角网法简介 DTM Digital Terrain Model 数字地面模型是利用一个任意坐标系中大 量选择的已知 x y z 的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示 或者说 DTM 就是地形表面形态属性信息的数字表达 是带有空间位置特征和地形属性 特征的数字描述 地形表面形态的属性信息一般包括高程 坡度 坡向等 35 从技术