Обчислення об’ємів земляних робіт для вертикального планування рельєфу при проведенні інженерно-меліоративних заходів

Abstract

У статті представлена актуальна проблема точності обчислення об’єму земляних робіт, що надає можливість зменшити вартість реалізації проекту вертикального планування рельєфу території при проведенні інженерно-меліоративних заходів. Проаналізовані навчальні та наукові публікації, де розглядаються класичні методи розрахунку об’ємів земляних мас за відомими геодезичними формулами. На основі аналітичного огляду публікацій сформульовано завдання – одержати найбільш достовірні розрахункові значення об’єму земляних робіт за допомогою автоматизованого метода визначення. Для вирішення поставленої задачі реалізований приклад обчислення об’єму земляних мас для вертикального планування із застосовуванням програмного комплексу Golden Software Surfer8, який є галузевим стандартом побудови графічних зображень функцій двох змінних та однією з кращих програм для побудови тривимірних поверхонь та їх обробки. У даній публікації розглянуто послідовність розрахунку об’єму ґрунтових мас для вертикального планування рельєфу горизонтальної та нахиленої ділянок і визначена відносна похибка обчислень. Достовірність отриманих значень об’єму оцінена шляхом порівняння результатів різними розрахунковими методами («Трапеції», «Сімпсона», «Сімпсона 3/8» та «Квадратів») та по балансу «виїмки-насипу». За результатами розрахунків встановлено, що відносна похибка обчисленого об’єму горизонтальної і похилої ділянок знаходиться в межах від 0,03-0,06%, а баланс земляних робіт 1,65-4,6%, що не перевищує регламентованих стандартами 5,0%. Переваги застосування програми Surfer 8 обґрунтовуються зменшенням обсягу та тривалості робіт при складанні проекту вертикального планування та перенесенні його в натуру, а також економічністю реалізації у зв’язку з меншою відносною та допустимою похибкою розрахунків і вимірювань.

The article presents the urgent problem of the accuracy of calculating the volume of excavation work, which allows reducing the cost of the project of vertical planning of the relief of the territory during the implementation of land reclamation measures. Educational and scientific publications are analyzed, where classical methods of calculating the volumes of earth masses are considered. The task was formulated to obtain the most reliable calculated values of the volume of excavation using an automated method of determination based on an analytical review of publications. An example of calculating the volume of earth masses for vertical planning was implemented using the Surfer8 software package, which is the industry standard for constructing graphic images of the functions of two variables and one of the best programs for constructing three-dimensional surfaces and processing them. Discusses the sequence of calculating the volume of soil masses for the vertical planning of the relief of the horizontal and inclined sections and determines the relative error of the calculations. The reliability of the obtained volume values was estimated by comparing the results with various calculation methods («Trapezium», «Simpson», «Simpson 3/8», and «Squares») and the balance of the «embankment». According to the calculation results, it was found that the relative error of the calculated volume of the horizontal and inclined sections is in the range from 0.03-0.06%, and the balance of excavation work is 1.65-4.6%, which does not exceed 5.0% regulated by standards. The advantages of using the Surfer8 program are justified by the reduction in the volume and duration of work during the preparation of the vertical planning project and its transfer to nature, as well as the cost-effectiveness of implementation due to the smaller relative and permissible error of calculations and measurements.