地下開挖地層沉降過程的控制機(jī)理研究結(jié)題摘要

隨著地下開挖工程導(dǎo)致的災(zāi)難事故越來越多，開挖引起的地層位移與變形研究顯得非常重要，目前的研究基本上都沒有考慮地表建筑群的存在對(duì)于地表位移的影響，而且缺少對(duì)地層移動(dòng)災(zāi)變發(fā)生機(jī)理和演化規(guī)律的深入認(rèn)識(shí)。基于上述情況，本項(xiàng)目進(jìn)行了如下工作：(1) 根據(jù)長(zhǎng)沙市地鐵開挖的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用回歸分析法引入兩個(gè)修正系數(shù),即地表最大沉降修正系數(shù)和沉降槽寬度修正系數(shù)，根據(jù)地質(zhì)情況、地鐵埋深等因素對(duì)Peck公式進(jìn)行了修正，并推導(dǎo)出了適用于地下開挖地表最大沉降修正系數(shù)和沉降槽寬度修正系數(shù)，得出了適用于相同地質(zhì)情況地區(qū)地鐵開挖的Peck公式。工程實(shí)踐表明，修正的Peck公式對(duì)地下開挖施工地表沉降預(yù)測(cè)具有工程指導(dǎo)意義。(2) 通過對(duì)六種預(yù)測(cè)長(zhǎng)期沉降的曲線進(jìn)行了擬合，分別確定了各個(gè)曲線的相關(guān)參數(shù)，并將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值進(jìn)行了比較分析。研究表明，雙曲線預(yù)測(cè)模型的誤差較小，雙曲線預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)值是偏于保守的，它預(yù)測(cè)所得到的最大沉降量要大于其它所有模型預(yù)測(cè)值，這正好給工程應(yīng)用留下了安全儲(chǔ)備，對(duì)于設(shè)計(jì)、施工都更加安全可靠。通過雙曲線模型對(duì)地下工程的長(zhǎng)期沉降值進(jìn)行了預(yù)測(cè)，為其后期投入運(yùn)營(yíng)提供了參考依據(jù)。(3) 基于動(dòng)力模型相似理論，設(shè)計(jì)了一個(gè)尺寸為1:10的偏壓隧道模型進(jìn)行大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，研究模型分別在大瑞人工波、Kobe波和汶川波水平豎向雙向激振條件下偏壓隧道的加速度、動(dòng)應(yīng)變和圍巖壓力的動(dòng)力響應(yīng)特性。研究表明，襯砌水平方向加速度動(dòng)力響應(yīng)受地震波的類型和加速幅值的影響不大，主要與測(cè)點(diǎn)位置關(guān)；襯砌豎向加速度動(dòng)力響應(yīng)與地震波類型、加速度幅值大小和測(cè)點(diǎn)位置有關(guān)，對(duì)激振峰值有明顯的放大效應(yīng)。(4) 對(duì)隧道穿越重點(diǎn)建筑物進(jìn)行方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過理論及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，建立了大斷面隨道施工對(duì)圍巖地層及周邊建筑物結(jié)構(gòu)的變位過程控制標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，建立城市隧道施工對(duì)建筑物的安全影響的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基于動(dòng)態(tài)控制理論并結(jié)合長(zhǎng)沙地鐵望梅區(qū)間段實(shí)際工程應(yīng)用研究，提出了地層及建筑物變位過程控制的方法和技術(shù)措施。(5) 采用數(shù)值分析方法對(duì)周邊建筑結(jié)構(gòu)的響應(yīng)規(guī)律及其影響因素進(jìn)行了分析，提出了周邊建筑物的安全性控制指標(biāo)及方法，在原有的建筑物沉降控制標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，將建筑物裂縫的寬度加入作為衡量建筑物控制的一項(xiàng)指標(biāo)。 2100433B

隨著地下開挖工程導(dǎo)致的災(zāi)難事故越來越多，開挖引起的地層位移與變形研究顯得非常重要，目前的研究基本上都沒有考慮地表建筑群的存在對(duì)于地表位移的影響，而且缺少對(duì)地層移動(dòng)災(zāi)變發(fā)生機(jī)理和演化規(guī)律的深入認(rèn)識(shí)。本項(xiàng)目采用模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬等手段，基于非線性動(dòng)力學(xué)理論以及變位分配原理對(duì)地下洞室-地層-建筑物的相互作用關(guān)系以及建筑物安全控制進(jìn)行系統(tǒng)研究。重點(diǎn)分析地下開挖引起的地層變形與傳播規(guī)律，建立不同地層受開挖影響的沉降模式，揭示地下洞室周邊建筑物對(duì)地層變形演化過程的影響規(guī)律?？紤]周邊建筑與地層變形的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和時(shí)空效應(yīng)，研究建筑群的地表位移控制技術(shù)，提出基于建筑物安全的地下洞室合理埋深優(yōu)化方法。從典型安全事故和重大災(zāi)變的發(fā)生機(jī)理入手，分析影響地下開挖周邊建筑物安全的主要誘發(fā)因素，建立建筑物安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)模式和分析模型。研究成果可以為地下開挖工程提供理論指導(dǎo)，具有重要的理論意義和廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)已查明，地下水超量開采是造成常通長(zhǎng)江公路大橋地層沉降的主要元兇，其次是地質(zhì)條件和人為工程的影響。建立地層沉降與地下水的關(guān)系模型，對(duì)不同地下水開采條件下，橋位區(qū)地層沉降今次內(nèi)閣預(yù)測(cè)，綜合判斷橋位去地層沉降及橋位兩岸和主墩是否存在差異性沉降對(duì)橋梁的影響。由此提出在橋位區(qū)采用控制地下水開采方法來控制地層沉降對(duì)橋梁的影響和破壞。 2100433B

盆地復(fù)雜地層非開挖鋪管新技術(shù)專題采用擠壓與切削同時(shí)進(jìn)行的鉆進(jìn)原理，研究了側(cè)入式導(dǎo)向鉆具及其鉆進(jìn)鋪管工藝。山地硬巖地層非開挖鉆進(jìn)鋪管新技術(shù)，采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)原理，研究了潛孔錘導(dǎo)向鉆具和及其鉆進(jìn)鋪管工藝，為硬巖地層實(shí)施非開挖鋪設(shè)地下管線提供了技術(shù)方法。地下管道內(nèi)損傷電視檢測(cè)系統(tǒng)。由裝在地下管道車上的CCD微型彩色攝像頭捕捉地下管道內(nèi)損傷信號(hào)（視頻信號(hào)），傳到地表控制臺(tái)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過軟件處理，最后直接由計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)，反映地下管道的內(nèi)損傷情況，實(shí)現(xiàn)地下管道內(nèi)損傷檢測(cè)。非開挖泥漿材料和處理劑。成功地合成（研制）出交聯(lián)水解聚丙烯酰胺CHPAM適合非開挖工程施工要求。試驗(yàn)基地建設(shè)，在成都盆地地區(qū)完成完成上述專題的各種試驗(yàn)任務(wù)。 2100433B