مدل ابتكاري برآورد مساحت عمليات خاكي براي طراحي پروفيل طولي جاده‌هاي كوهستاني

A heuristic model for determining cut and fills areas for road designing in different offsets of ground cross section

عمليات خاكي جاده‌‌‌هاي جنگلي مهم‌ترين مرحله ساخت جاده است كه بخش قابل توجهي از هزينه‌‌‌هاي ساخت جاده را به‌خود اختصاص مي‌دهد. در اين ميان طراحي هوشمندانه خط پروژه جاده جنگلي تأثير مهمي در ميزان حجم عمليات خاكي دارد. براي توليد برنامه‌اي رايانه‌اي به‌منظور طراحي خط پروژه‌اي كه حجم عمليات خاكي را كمينه سازد، ابتدا به مدلي نياز است كه بتواند با داشتن عدد قرمز در محل هر پيكه هكتومتري، سطح عمليات خاكي را با دقتي قابل قبول محاسبه كند. در پژوهش پيش‌رو با هدف توليد چنين مدلي، ابتدا سطح دقيق خاكبرداري و خاكريزي به‌ازاي اعداد قرمز مثبت و منفي، در فواصل عمودي يك‌متري از پيكه‌هاي هكتومتري و در 275 پروفيل عرضي جاده مورد بررسي توسط نرم‌افزار اتوكد اندازه‌گيري شد و به‌عنوان نمونه‌هاي شاهد درنظر گرفته شد. برنامه ابتكاري محاسبه سطح عمليات خاكي با توجه به شاخص‌هاي هندسي عرضي استاندارد جاده جنگلي در محيط نرم‌افزار MATLAB توليد شد و براي برآورد سطح عمليات خاكي در همه 275 پروفيل عرضي آزمايش شد. آزمون t جفتي نشان داد كه اختلاف معني‌داري (p< 0.01) بين نتايج به‌دست‌آمده از به‌كارگيري روش ابتكاري با روش متداول در محاسبه مساحت وجود نداشت و مدل از اعتبار مناسب برخوردار بود. برنامه ابتكاري بدون كاهش دقت محاسبات، با ضريب تبيين 0/99، ساعت‌ها زمان انجام محاسبات را نسبت به روش متداول كاهش داد. مدل ابتكاري ارايه‌شده مي‌تواند در مدت زمان كوتاه با اندك تغيير در پارامترها براي جاده‌هايي با استانداردهاي متفاوت استفاده شود.

Earthwork operation is a complicated part in forest road construction that accounts for ca. 25% of the associated costs. Thus, accurate forest road profile planning is an important factor of determining earthwork volume. Planning a profile design with the aim of minimizing earthwork volumes entails a computer program that is capable to calculate earthwork area in different intervals of every cross section. The aim of this study was to incorporate ground shape at cross sections as a first step of determining an optimal vertical alignment of forest roads. First, AutoCAD was used to calculate the exact extensions of cut and fill areas in 1m intervals at every 275 cross sections as a witness sample. Then cross sections with different slopes were investigated by means of MATLAB heuristic programming. The accuracy of results was validated by AutoCAD. Paired sample TTest was used for comparing the results of the suggested method against the commonly used method. The results revealed a good performance of the suggested method, which not only reduced computational burden but also keep the design's rectitude constantly by R2=0.99. The flexibility of the MATLAB heuristic programming makes it a powerful tool in rapid redesigning of new road standards.