[发明专利]一种利用同心圆的喀斯特洼地开挖中心定位方法

说明书

本发明公开了一种利用同心圆的喀斯特洼地开挖中心定位方法，该方法包括以下步骤：1)选取机构开挖中心候选区域；2)确定影响开挖中心定位的因子；3)初选确定较优开挖中心点平面坐标；4)确定最优高程平面；5)最优高程平面内精确定位获得最优机构开挖中心。本发明通过模拟球冠型构筑物开挖中心在大型喀斯特洼地内的不同位置，以工程总造价为约束条件，求解球冠型机构中心在大型喀斯特洼地内的位置，实现大型喀斯特洼地球冠型机构开挖中心的最优化输出及精确定位，为大型喀斯特洼地球冠型机构开挖中心定位提供了一种科学、合理的参考方法。

技术领域

本发明涉及一种利用同心圆的喀斯特洼地开挖中心定位方法。

背景技术

喀斯特洼地是碳酸盐岩地区由于溶蚀作用所形成的一种负地形，洼地底部地形平坦，其直径一般由数百米至数千米不等。对于大型喀斯特洼地尤其是大型圆形喀斯特洼地，尤其适合建造球冠型构筑物。然而，不同球冠型构筑物的开挖中心位置将产生不同的开挖效果，如不同中心位置将产生不同的开挖量、地质危害治理工作量等。总之，开挖效果应在保证球冠型构筑物安全的前提下，满足球冠型构筑物的安装需求，同时考虑球冠型构筑物的整体建造成本，最大限度降低开挖工程量。因此，如何定位球冠型构筑物的最优开挖中心，实现大型喀斯特洼地的合理化开挖，是大型喀斯特洼地球冠型机构建造时必须考虑的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种利用同心圆的喀斯特洼地开挖中心定位方法，以解决大型喀斯特洼地开挖工程中，由于不同球冠型构筑物的中心位置将产生不同的开挖效果，需要定位球冠型构筑物的最优开挖中心，实现大型喀斯特洼地的最优化、合理化开挖问题。

本发明采取的技术方案为：一种利用同心圆的喀斯特洼地开挖中心定位方法，该方法步骤如下：

1)在大型喀斯特洼地底部中心位置选取一个设定范围的球冠构筑物开挖中心候选区域；

2)确定影响开挖中心定位的影响因子，影响因子包括土石方开挖工程、溶塌巨石混合体治理工程、危岩治理工程、边坡工程、排水工程和球冠构筑物建造成本；

3)初选确定较优开挖中心点平面坐标：在候选区域内以最大影响因子土石方开挖工程为计算对象，通过交互式积分算法，计算开挖中心深度为设定值时的土石方开挖工程量，得到开挖工程量等值线图，初步确定开挖量等值线图的中心点为较优开挖中心点；

4)确定最优高程平面：在各高程平面内，以较优开挖中心平面坐标为假定的开挖中心，通过计算每个影响因子对应的工程造价，计算对应高程平面的工程总造价，以高程为横坐标，工程总造价为纵坐标，确定最优高程平面；

5)最优高程平面内精确定位：在最优高程平面内，以较优开挖中心点为原点，进一步选取一个设定范围的区域，利用同心圆选点的多因素决策基数型方法，确定最优区域，即通过在同心圆上选择代表性的点，利用多因素决策基数型方法计算各点的综合评分，选择优化区域，具体步骤如下：

A、选择有代表性的点建立约束集

以较优开挖中心点为圆心，画一个小圆半径5米、大圆半径10米的两个同心圆。选择代表性的点，共选取17个点，分别为0点、N1、N2、NE1、NE2、E1、E2、ES1、ES2、S1、S2、SW1、SW2、W1、W2、WN1、WN2；

0点为较优开挖中心点1，N1点表示O点向正北向平移5米，NE1点表示N1以O点为圆心顺时针旋转45°；

N2点表示O点向正北向平移10米，NE2点表示N2以O点为圆心顺时针旋转45°；

E1点表示N1以O点为圆心顺时针旋转90°，E2点表示N2以O点为圆心顺时针旋转90°；

ES1点表示N1以O点为圆心顺时针旋转135°，ES2点表示N2以O点为圆心顺时针旋转135°；