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        減少砂礫石料場儲量計算的誤差率

        2014-10-19 01:43:36向能武肖東佑司馬世華
        水利建設(shè)與管理 2014年8期
        關(guān)鍵詞:對策

        向能武,肖東佑,司馬世華

        長江巖土工程總公司(武漢)地質(zhì)一號QC活動小組

        (長江巖土工程總公司(武漢),武漢 430010)

        1 小組簡介

        長江巖土工程總公司“地質(zhì)一號”QC小組成立于2013年3月,成員共10名,由初級、中級、高級專業(yè)技術(shù)職稱人員組成,結(jié)構(gòu)合理,經(jīng)驗豐富。小組成員人均接受QC知識培訓(xùn)50h,開展QC小組活動9次。小組接受的是指令性任務(wù),攻關(guān)型課題。

        2 選擇課題

        巴基斯坦Karot水電工程,大壩混凝土骨料選用當?shù)厣暗[石天然建材。選定料場“計算儲量”僅是設(shè)計需求量的1.52倍,按3%經(jīng)驗誤差考慮,“勘察儲量”僅是設(shè)計需求量的1.47倍(1.52×(1-3%)=1.47),不滿足規(guī)范不小于1.5倍的要求。設(shè)計要求對料場儲量進行復(fù)核,數(shù)據(jù)間接影響投資者和專家對工程的決策。

        維持原計算儲量不變,勘察儲量是設(shè)計需求量1.5倍的前提是:計算誤差率小于1.3%[(1.52-1.5)÷1.5≈0.013=1.3%],如復(fù)核后確實無法滿足不小于1.5倍的要求,需再尋料場。因此項目部受公司委托成立QC小組,在儲量復(fù)核之前,選取“減少計算誤差率”為課題,研究適合該特殊作業(yè)區(qū)的可減少儲量計算誤差率的可行性方法,為投資決策作數(shù)據(jù)支撐。

        3 設(shè)定目標

        根據(jù)公司指令,小組將目標設(shè)定為:儲量計算的誤差率由試驗平均值5.6%減少至小于1.3%。

        4 可行性分析

        計算砂礫石料場儲量的方法一般有平均厚度法、三角形法、平行斷面法,還有近幾年的三維建模法。小組成員在已有平均厚度法數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對后幾種方法進行研究。挑選儲量已得到驗證的區(qū)域,根據(jù)前期勘察成果先用平行斷面法計算儲量。最終計算結(jié)果為3450.7m3,實有儲量為3300m3,誤差為4.6%。同樣區(qū)域,用三角形法計算儲量結(jié)果為 3668.9m3,誤差11.2%。

        為了找到誤差產(chǎn)生的原因,小組成員經(jīng)過努力,重新尋找另外的60個砂礫石料場試驗點進行勘察、計算、開挖驗證,并認真進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析,把由各種因素引起誤差的次數(shù)歸納如下,見表1和圖1。

        表1 各因素導(dǎo)致儲量計算誤差頻數(shù)統(tǒng)計

        圖1 引起計算誤差因素排列

        可以看出,影響料場儲量計算誤差率的癥結(jié)是邊界確定不準和計算厚度誤差大。

        考慮目標的可行性,小組選定CATIA軟件用三維建模法進行儲量計算。模型做好后從CATIA軟件讀取料場有用層部分的體積,所得結(jié)果與實際儲量相較誤差1.35%,與目標值1.3%相差僅0.05%,偏差僅3.8%。小組通過解決影響儲量計算誤差率的兩個癥結(jié)問題,使目標具有可行性。

        5 原因分析

        原因分析關(guān)聯(lián)圖見圖2。影響兩大癥結(jié)“邊界確定不準”和“計算厚度誤差大”的末端原因有9個:邊界形狀不規(guī)則、巨漂石及塊石出露點多、勘探點不夠、有用層底面起伏大、有用層表面凹凸不平、坑槽編錄不準、沒有根據(jù)厚度分區(qū)考慮、對有用層判斷不準、實測邊界精度不夠。

        圖2 原因分析關(guān)聯(lián)

        6 要因確認

        通過對末端因素逐一分析(見表2),確定兩個要因:一是有用層底面起伏大;二是實測邊界精度不夠。

        表2 要因確認計劃

        7 制定對策

        三維建模法的關(guān)鍵在于現(xiàn)場,需通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)確定三維模體,所以針對兩個要因,提出對策措施,見表3。

        a.針對“有用層底面起伏大”的問題,提出“利用物測電剖面”的對策(對策實施目標:有用層圖上厚度和實際厚度誤差小于0.1m)。

        b.針對“實測邊界精度不夠”的問題,提出“全站儀實測”的對策(對策實施目標:兩次測量邊界所圈面積誤差小于1.3%)。

        表3 對策措施

        8 對策實施

        8.1 對策一

        利用物測電剖面解決“有用層底面起伏大”的問題。

        a.測量放線確保電測線位于實測剖面線上,偏移距離小于0.1m,小組成員積極動腦筋想辦法,期間利用“固樁”的辦法保留一些固定點以便比對,見圖3。

        圖3 物測線和實測線偏移距離比對

        b.沿電測線澆灌濃度不小于20%的鹽水以提高儀器對地層界線的反應(yīng)靈敏度,見圖4。

        圖4 澆灌鹽水前后物測電剖面對比

        c.對物探電剖面所測有用層厚度現(xiàn)場開挖坑槽驗證,與實際厚度誤差0.08m,小于0.1m,措施效果達到。在有用層斷面上用實測地形線做上邊界,用經(jīng)坑槽揭露校核過的電剖面線做下邊界,得到最終斷面,見圖5。

        圖5 經(jīng)校核驗證過的斷面示意

        在最終的斷面上任意選兩點現(xiàn)場開挖坑槽驗證。對比有用層圖上厚度和實際厚度的誤差,第一點誤差0.05m,第二點誤差0.07m,均小于0.1m,對策成功。

        8.2 對策二

        利用全站儀實測解決“實測邊界精度不夠”的問題。

        a.測點按1~10m一個控制,見圖6。

        圖6 小組成員現(xiàn)場打點作業(yè)

        b.全站儀無棱鏡打點的邊界部分,按0.5~3m一個測點控制邊界形狀。

        c.不同組員和儀器,同一區(qū)域,兩次測面積誤差小于1.3%。

        實施后進行效果驗證,CAD上把測量邊界展點,比對兩次作業(yè)成果形狀基本一致,兩次測邊界所圈面積誤差為0.2%,小于1.3%,獲取高精度邊界對策成功,見圖7。

        圖7 兩次實測邊界對比驗證

        9 效果檢查

        對選定區(qū)域進行三維建模計算,對“有用層底面起伏大”和“實測邊界精度不夠”兩大癥結(jié),根據(jù)對策實施的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行修正,最后讀取體積值得到儲量3270.5m3。該區(qū)域最后經(jīng)過開采驗證,實有儲量3250.0 m3。誤差0.6% <1.3%,效果達到,目標實現(xiàn)。

        料場通過活動成果最終確定穩(wěn)有勘察儲量滿足設(shè)計需求量的1.5倍,無需再尋料場,節(jié)約了工程時間。且另一料場運距多出80km,按缺口20萬m3,100元/(車·10m3)計算,直接節(jié)約費用200萬元。

        10 制定鞏固措施

        鞏固期,小組成員用活動成果重新計算儲量并分析導(dǎo)致誤差的因素,“開采人為損失”為主因,見圖8。小組成員積極采取措施對活動后的成果進行鞏固:?重新修訂《基于CATIA V5的三維地質(zhì)建模應(yīng)用教程》;?將三維建模計算時“有用層底面起伏大”和“實測邊界精度不夠”的解決措施,標準化后寫入《基于CATIA V5的三維地質(zhì)料場建模作業(yè)指導(dǎo)書》。

        11 總結(jié)及進一步打算

        通過QC活動,小組成員的QC知識、質(zhì)量意識等各方面能力均得到了提升。同時由鞏固期的排列圖可看出,活動后“開采人為損失”成為了導(dǎo)致儲量計算誤差的主要癥結(jié),小組擬將“減少砂礫石料場的開采人為損失率”作為下一個攻關(guān)課題。

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