基于auocad锣鼓点的地质环境治理工程三维成图软件civil3d的应用

基于auocad锣鼓点的地质环境治理工程三维成图软件civil3d的应用

在地质环境的计算方法中，图段的地形和断面图是计算工作量和项目结算的基础。治理工程开工前,必须经过勘查实测工程部位的原始地形图及断面图。AutodeskCivil3D就是一款基于AutoCAD的,针对土木工程设计而开发的,提供了完全革新的解决方案的,将AutoCAD软件的绘图功能与基于对象动态交互土木工程功能相集成的成图软件。该软件最新版本为2010,不但包含了AutoCAD2010的全部功能,同时提供了三维动态的土木工程模型,为勘测、场地规划、土方工程、道路、水利等项目提供强大的工具。该软件对地质环境治理工程设计最有价值的部分是三维数字地形模型。利用三维数字地形模型,既可直观地查看地质灾害现场的三维效果,也可用于精确、快捷的土方计算、纵横断面绘制等设计与计算功能。本文以AutodeskCivil3D2008(以下简称Civil3D)版本为例,介绍该软件在《秦皇岛市北戴河区丁庄石矿矿山地质环境治理工程施工图设计》、《河北钢铁集团矿业有限公司石人沟铁矿矿山地质环境恢复治理二期工程初步设计》、《河北省秦皇岛市海港区北港镇南王庄石矿矿山环境治理与生态恢复工程施工图设计》中的实际应用。1实际设计应用1.1回填土方量的计算丁庄石矿遗留废弃采坑为倒立不规则台形(见图1),上边最长处190m,宽100m,坑内常年积水,水平面海拔14.8m,水面以上宕面高3m～21m,水面以下深2m～17m。根据勘查并结合当地实际情况,采用裸露宕面不稳定块体清理+采坑回填(回填至水面标高以上0.5m)+绿化的治理措施。由于采坑体积巨大,所需回填土石方量较多(经过计算需9万多方),且采坑形状不规则,难以直观测量所需体积,为避免因工程量计算误差大而影响施工,因此需要对回填土石方量进行比较准确的计算。笔者用Civil3D只需3步,即可比较准确的计算出所需土石方量。(1)把原始测量点数据读入。对实际测量所得的XYZ数据进行分类,根据地物不同分类保存成PENZ格式的TXT文件,用Civil3D读入这些点文件并命名即可(图1)。(2)根据不同的地物点生成对应的三维曲面。这里为计算所需回填土石方量,需要对建立水面以下的采坑曲面和水面曲面两个曲面(图2)。(3)创建三角网体量曲面。创建类型为三角网体量曲面的曲面,并添加第二步生成的两个曲面依次为基准曲面和对照曲面,这样,在体量曲面的统计信息选项卡里自动生成了回填土石方量体积数据。该治理工程目前已完成采坑回填,通过设计与实际完成工程量对比,误差小于相关规范要求。通过该软件,简化了大量的人工繁琐计算,且相比其他相关软件操作简便,计算准确(图3)。1.2基于cil3确定土2009年完成的河北钢铁集团矿业有限公司石人沟铁矿矿山地质环境恢复治理二期工程初步设计主要针对石人沟铁矿5座排土场进行边坡放坡及台面平整并复垦绿化。石人沟铁矿经过30多年的露天开采,形成的5座排土场体积巨大,企业为建设生态型可持续矿山,决定对5座排土场不稳定边坡进行全面治理并复垦绿化。5座排土场共占地约118万m2,目前现状见图2,因此边坡放坡及台面平整工程量巨大,为了准确计算土石方平整工程量及设计施工方法及顺序,需要直观、准确、便捷的软件辅助设计计算,笔者通过Civil3D,利用测量数据计算出了庞大而准确的土石方平整工程量数据,生成了排土场三维现状图、三维效果图、土石方平整施工图,为治理方案设计提供了有力支持(图4、图5)。通过Civil3D统计分析信息,5座排土场总量已达2151.1万m3,按照治理方案设计,Civil3D可以计算出各排土场台面平整的挖方和填方区,分析出最优施工工序,避免重复倒方,使土石方工程量达到最小,通过生成的图像,可以使设计人员直观地了解设计治理后的效果,并随时调整设计方案,因为Civil3D在各曲面、剖面之间可以保持实时动态关联,一个对象改变,相关对象都将动态更新,真正做到思想与成果同步,从而使方案设计达到最佳。1.3治理方案比选南王庄石矿遗留两个采坑,在《河北省秦皇岛市海港区北港镇南王庄石矿矿山环境治理与生态恢复工程施工图设计》编制初期的治理方案比选中,其中一个方案是对两个采坑进行回填,通过Civil3D对测量数据分析,两个采坑回填需要大量土石方,但当地无法提供如此多的土石方量,因此该方案无法实施,可以让设计人员把更多的精力投入到合理的治理方案编制中去。2以模拟为中心的控制流程上面笔者用到的只是Civil3D软件全部功能的一小部分,从设计、分析、文档制作到施工,新版本的Civil3D软件支持以协调一致的数字模型为中心的整个流程。2.1维数据曲面航拍图片、卫星图片在此次四川汶川大地震地质灾害排查、治理中发挥出的重要作用是的众所周知的,Civil3D支持直接从GoogleEarth中导入航拍图片、卫星图片和地形模型,生成带有三维数据曲面,供设计人员使用,大大缩短项目工作流程。2.2施工前的分析在设计流程开始之前对更多假设方案进行评估,从而缩短设计时间并提高设计质量。(1)利用复合体积算法或平均断面算法,更快地处理现有曲面和设计曲面之间的土方量。生成土方调配图表,以分析适合的挖填距离,要调配的材料数量及移动方向,确定取土坑和弃土点。(2)自动生成施工图,如标注完整的截面图、剖面图和放坡设计图等。最重要的是,使用外部参考和数据快捷键可生成多个图纸的草图。这样,在新的工作流程就支持利用一个模型实例生成施工图纸。一旦模型变更,您可以更快地更新所有的施工图。(3)依据Civil3D精确的专业模型做出来的三维效果图以及巡航动画,不仅在设计、施工过程中能够非常精确地反应出工程项目的真实状况,而且可以有效避免在不同设计者之间、设计者与评审者之间、施工单位之间交流过程中信息的曲解和丢失。3促进三维设计与数值模拟的建立应用Civil3D,笔者顺利的完成了多个地质环境治理工程设计工作。从对原始地形数据的整理到精确的原始地形曲面和设计曲面的建立以及到三维可视化图形建立,Civil3D在为实际工程设计提供非常有价值的参考数据(如土方填挖量、边坡面积等)的同