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近年来,我国地铁隧道施工中地面塌陷事故频发,造成了人民生命财产的重大损失。经统计发现:造成地面塌陷事故的两大关键因素分别为管线渗漏和地层空洞。城市地层中存在大量具有初始渗漏的给排水管线及地层空洞,地铁隧道往往近邻渗漏管线和地层空洞施工,施工的扰动作用一方面使管线渗漏加剧,促使其周围土体力学性质弱化甚至引发管线破裂涌水,另一方面使原本相对稳定的地层空洞失稳坍塌,这两种作用均易导致隧道上覆地层的失稳破坏进而引发地面塌陷事故。鉴于目前对于地铁隧道施工诱发地面塌陷的灾变机理及预测方法研究尚不深入,使得地面塌陷事故的防控缺乏科学性,本研究在统计分析大量地面塌陷事故案例的基础上,综合运用施工扰动理论、渗流理论、突变理论、颗粒流方法和模型试验方法,揭示地铁隧道施工中管线渗漏及地层空洞失稳诱发地面塌陷的灾变机理及影响因素,建立隧道上覆地层失稳判据及地面塌陷灾变预测模型,为地面塌陷的科学防控提供理论支撑。
近年来,我国地铁隧道施工中地面塌陷事故频发,造成了人民生命财产的重大损失。本研究在统计分析大量地面塌陷事故案例的基础上,采用模型试验、颗粒离散元模拟和理论分析等研究手段,揭示了地铁隧道施工中管线渗漏及地层空洞失稳诱发地面塌陷的灾变机理及影响因素,建立了隧道上覆地层失稳判据及地面塌陷灾变预测模型,为地面塌陷的科学防控提供重要的理论支撑。主要研究成果如下:(1)通过对北京地铁隧道施工诱发的地面塌陷事故统计分析,明确了地层空洞和管线渗漏水是隧道施工过程中地面塌陷的主要诱发因素,并将地面塌陷按形成方式划分为3种类型。(2)空洞的存在加速了地层破坏的发展进程,空洞与隧道空间位置关系对地层破坏有重要影响,隧道正上方的空洞受隧道开挖影响最大也最易失稳诱发地面塌陷;空洞直径越大,地层失稳破坏越剧烈,瞬时性越强;空洞群的存在使地层失稳破坏速度加快,但空洞自身的破坏形式并没有因为空洞群的存在而产生太大变化。(3)管线渗漏水弱化了地层的物理力学参数,削弱了隧道上覆地层的成拱效应;随着管线渗漏水范围的扩大,即使隧道不开挖其引起的地表沉降现象也越来越明显,地表沉降值和沉降范围也随之增大;管线渗漏范围的偏移会导致地表沉降最大点和地表沉降范围的偏移,同时也会导致地表塌陷位置的偏移;管线渗漏水范围会随着管线内水压力的增大而增加,由此导致的隧道开挖后地层破坏范围也相应的增大。(4)基于突变理论,建立了城市隧道施工诱发地面塌陷的预测模型,利用该模型可计算得到隧道上覆地层厚度的临界值,并将该临界值作为地面塌陷发生与否的判据;基于预测模型给出了地面塌陷的影响因素,并分析了各因素的影响规律;理论预测结果和现场实测数据基本吻合,验证了地面塌陷预测模型的合理性。(5)基于霍克-布朗破坏准则,采用泛函突变理论建立了浅埋隧道地面塌陷的突变模型,通过理论分析计算,建立了系统的总势能函数,进而推导给出了浅埋隧道坍塌体形状曲线的解析解;基于浅埋隧道坍塌的泛函突变模型,分析了围岩参数对坍塌体形状曲线的影响规律,并提出了深、浅埋隧道临界埋深的判据。 2100433B
在城市中修建地下铁道,其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大,因此各自所采用的施工方法也不尽相同。下面将就城市地下铁道施工方法分别加以介绍。...
在城市中修建地下铁道,其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大,因此各自所采用的施工方法也不尽相同。下面将就城市地下铁道施工方法分别加以介绍。...
不能分包,盾构属于主体工程,所有分包工程中只有主体工程不能分包,其余都能分包。
关于隧道施工诱发的地面塌陷灾变机制及其控制分析
隧道工程施工人员在施工过程中,往往会引发地面塌陷的现象。不仅对施工人员的安全也会造成威胁,对周围居民的正常生活以及生产也造成了影响。本文简要分析了隧道施工引发地面塌陷灾变的机制,同时介绍管理地下管线、处理不良地质两种方法,以期避免施工人员在挖掘隧道过程中引发地面塌陷。
地铁隧道施工风险机理分析
为预防地铁隧道施工风险事件的发生,需对风险机理进行系统研究。根据风险的发生过程将风险机理分为产生、发展及演化三个阶段。把耗散结构理论引入到地铁隧道施工塌方风险机理的研究中,从三个阶段对塌方风险的形成过程进行分析,对塌方风险的耗散结构形成条件进行论证。
本书全面阐述了地铁隧道施工邻域灾变评估理论及工程实例,主要内容包括:地铁隧道施工邻域灾变基本特征、地铁隧道施工邻域灾变预测评价基本方法、地铁隧道施工邻域地表沉降预计方法的改进、地铁隧道施工邻域灾变控制的工程措施、地铁隧道施工邻域建(构)筑物安全性评估基本程序、地铁隧道施工邻域建(构)筑物安全控制标准研究等。在此基础上,本书选取了三个代表性工程实例,即地铁隧道施工邻域高层建筑物、多层建筑物和老旧民居群(低层建筑物),分别介绍了其安全性评估方法及其程序。
序
前言
第1章绪论
第2章地铁隧道施工邻域灾变基本特征
第3章地铁隧道施工邻域灾变预测评价基本方法
第4章地铁隧道施工邻域地表沉降预计方法的改进
第5章地铁隧道施工邻域灾变控制的工程措施
第6章地铁隧道施工邻域建(构)筑物安全性评估基本程序
第7章地铁隧道施工邻域建(构)筑物安全控制标准
第8章地铁隧道侧穿高层酒店大楼安全性评估
第9章地铁隧道下穿长途客运站安全性评估
第10章地铁8号线下穿老旧民居安全性评估
参考文献 2100433B
《降雨及水库诱发滑坡的评价与预测》以三峡工程库区和二滩水电站库区典型滑坡为主要研究对象,采用现场调查、室内试验和室外现场测试、大型离心模型试验、三维数值模拟以及理论分析相结合的手段和方法,对大型水库库区常见多发的降雨诱发型和库水诱发型滑坡的成因机理及预测预报理论和方法进行了深入、系统地研究,全书分为三篇,共11章。第一篇主要阐述了降雨诱发型和库水诱发型滑坡的成因机理;第二篇系统地阐述了滑坡预测预报的基本理论、预测预报模型、预测预报判据及滑坡综合预测预报信息系统;第三篇主要为典型滑坡预测预报实例研究,包括三峡库区的新滩滑坡、泄滩滑坡、石榴树包滑坡以及二滩库区的金龙山滑坡。结合实例研究,重点阐述了GMD数值模型预报的基本理论、具体实施手段、方法及预报效果。《降雨及水库诱发滑坡的评价与预测》可供土建、地质、水利水电、冶金、公路、铁路等领域从事工程地质或岩土力学研究的科技人员以及高等院校相关专业的师生参考。
本书提出了滑坡GMD数值模型预报方法,并据此对三峡库区泄滩滑坡、石榴树包滑坡和二滩金龙山滑坡等典型滑坡的变形演化行为进行了预测预报研究。