面板堆石坝土石方动态调配研究.pdf

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1、第45卷第4期人民长江V01．45．No．42014年2月YangtzeRiverFeb．，2014文章编号：1001—4179(2014)04—0048—04面板堆石坝土石方动态调配研究黄建文，顿华庆，张婷，甘霖(三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌443002)摘要：土石方平衡是面板堆石坝施工过程中关系全局的核心问题之一，土石方调配是否合理，直接影响到工程进度、质量、投资等目标的实现。以某面板堆石坝为分析对象，采用系统分析与线性规划的方法，将动态问题静态化，以调配系统的总费用最低为目标，并加入各种实际的约束条件，建立了土石方调配数学模型。在此基础上，使用Lin

2、go软件编程求解该模型，得出最终土石方调配方案。计算结果表明，由于该模型考虑了更多的约束条件，计算结果更加贴近土石方调配的实际情况。关键词：土石方动态调配；线性规划；Lingo；面板堆石坝中图法分类号：TV641．1文献标志码：A面板堆石坝施工中的土石方调配对施工场地规1土石方动态调配系统划、机械配置等方面有重要影响。关于土石方调配的优化研究，张春燕等根据南水北调中线总干渠渠道工面板堆石坝土石方调配是指在施工过程中，考虑程的特点，利用线性规划原理建立了数学模型。李开挖及填筑进度要求，实现土石料的开挖、转运、填筑、勤军等考虑渣场规划容量、边坡防护和防水等影响，对

3、弃渣及料场开采等环节的综合调配，以提高建筑物开锦屏一级水电站三滩料场进行渣场规划设计。张挖料、料场开采料的直接上坝率，减少挖、采、弃、转等治军等将CATIA三维设计技术运用到某水电工程料环节的费用，使面板堆石坝实现快速经济施工。由场开采设计中，实现了料场开采的三维化。曹生荣于施工中土石方调配量大、调配种类较多、调配位置较等分析了土石方调配系统，建立了与工程进度相结集中，而且对填筑料的物理力学等性质要求高，因此，合的LP(1inearprogramming)模型。Ahamd建立了以有必要全面分析面板堆石坝系统组成要素及各要素间调配总费用为目标函数、以道路坡度为控

4、制条件的LP的关系。模型。Mohamad等考虑费用系数及容量的模糊性，1．1系统组成要素并在此基础上分析了工程施工中开挖及弃土区情况，面板堆石坝土石方动态调配问题的优化，关键在建立了土石方调配道路模糊LP模型。Mayer等以不相邻的挖、填方区为研究对象，建立了目标函数为最于合理地概化模型的边界条件和基本组成要素，使其小累计非经济运距的土石方调配LP模型。目前，反映工程实际情况。调配过程中最主要的要素为供料虽然国内外学者在土石方调配方面取得了丰富的研究源(直接开采料场、开挖项目、中转场)、受料源(填筑成果，但也存在一定的局限性，如有的没有考虑到土石项目、弃渣场、

5、中转场)、运输机械、道路条件等，其中，方调配系统中的弃渣问题，有的没有考虑到料场开采中转场既为供料源又为受料源，开挖项目和填筑项目量及开采强度问题等，本文综合考虑挖填进度、弃渣、为控制性要素，而其他要素是在供给需求上进行系统料场开采、天气等约束条件，建立了LP模型并求解。调节的重要环节。收稿日期：2013—12—18基金项目：国家自然科学基金青年项目(50909055)作者简介：黄建文，男，副教授，硕士生导师，博士，研究方向为水利水电施工管理。E—mail：javenhuang@126．eom第4期黄建文，等：面板堆石坝土石方动态调配研究491．2各组成要素间

6、的关系型进行递阶运算，并通过状态转移关系表示中转场的平衡约束，即时空的转移条件，使动态问题静态化。再(1)时间关系。该关系是指整个施工工期内，在用Lingo软件编程求解，进行调配系统的综合平衡规面板堆石坝的开挖项目进度和填筑项目进度制约下，划，最终得出最优的调配方案。各时段内中转场、开采料场以及弃渣场的土石料调配情况会对下一时段的土石方调配产生影响。各组成要2．1目标函数素间的时间关系如图1所示。面板堆石坝施工的土石方调配模型就是在满足开挖进度和填筑进度的约束下，合理地调配土石方，使其调配总费用最小，具体可用式(1)来描述这一过程。PWrZZ=min{∑∑[∑

7、(cs)+∑(cs)+t=1；=1J=1k=1QPH∑(cS)]+∑∑[∑(c哪S州)+Z=1I=1m=1J=1ZPZ∑(cS)]+∑∑∑(cS)}(1)图1各组成要素间的时间关系式中，z为目标函数，即总调配费用；i为第i个开挖项(2)空间关系。该关系是指在面板堆石坝的施工目，共有个；为第个填筑项目，共有个；k为第k过程中，各组成要素间的土石料流动情况，各组成要素个中转场，共有z个；z为第f个弃渣场，共有q个；m为间的空间关系如图2所示。第m个直接开采料场，共有日个；T为第t个施工时段，共有P个；CCC为土石料由开挖项目调配到项目、中转场k、弃渣场z的单位费用

8、，万元／(km·万m。)；CC为土石料