《地下開挖地層沉降過程的控制機理研究》是段紹偉為項目負責人，中南林業科技大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：地下開挖地層沉降過程的控制機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：段紹偉
- 依託單位：中南林業科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著地下開挖工程導致的災難事故越來越多，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築群的存在對於地表位移的影響，而且缺少對地層移動災變發生機理和演化規律的深入認識。本項目採用模型試驗、現場監測與數值模擬等手段，基於非線性動力學理論以及變位分配原理對地下洞室-地層-建築物的相互作用關係以及建築物安全控制進行系統研究。重點分析地下開挖引起的地層變形與傳播規律，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築物對地層變形演化過程的影響規律。考慮周邊建築與地層變形的結構特點和時空效應，研究建築群的地表位移控制技術，提出基於建築物安全的地下洞室合理埋深最佳化方法。從典型安全事故和重大災變的發生機理入手，分析影響地下開挖周邊建築物安全的主要誘發因素，建立建築物安全風險辨識模式和分析模型。研究成果可以為地下開挖工程提供理論指導，具有重要的理論意義和廣闊的套用前景。
結題摘要
隨著地下開挖工程導致的災難事故越來越多，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築群的存在對於地表位移的影響，而且缺少對地層移動災變發生機理和演化規律的深入認識。基於上述情況，本項目進行了如下工作：(1) 根據長沙市捷運開挖的實際觀測數據，採用回歸分析法引入兩個修正係數,即地表最大沉降修正係數和沉降槽寬度修正係數，根據地質情況、捷運埋深等因素對Peck公式進行了修正，並推導出了適用於地下開挖地表最大沉降修正係數和沉降槽寬度修正係數，得出了適用於相同地質情況地區捷運開挖的Peck公式。工程實踐表明，修正的Peck公式對地下開挖施工地表沉降預測具有工程指導意義。(2) 通過對六種預測長期沉降的曲線進行了擬合，分別確定了各個曲線的相關參數，並將現場實測值與預測值進行了比較分析。研究表明，雙曲線預測模型的誤差較小，雙曲線預測模型的預測值是偏於保守的，它預測所得到的最大沉降量要大於其它所有模型預測值，這正好給工程套用留下了安全儲備，對於設計、施工都更加安全可靠。通過雙曲線模型對地下工程的長期沉降值進行了預測，為其後期投入運營提供了參考依據。(3) 基於動力模型相似理論，設計了一個尺寸為1:10的偏壓隧道模型進行大型振動台試驗，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、動應變和圍岩壓力的動力回響特性。研究表明，襯砌水平方向加速度動力回響受地震波的類型和加速幅值的影響不大，主要與測點位置關；襯砌豎向加速度動力回響與地震波類型、加速度幅值大小和測點位置有關，對激振峰值有明顯的放大效應。(4) 對隧道穿越重點建築物進行方案的最佳化設計，通過理論及現場實測數據的分析，建立了大斷面隨道施工對圍岩地層及周邊建築物結構的變位過程控制標準。在此基礎上，建立城市隧道施工對建築物的安全影響的監測系統，基於動態控制理論並結合長沙捷運望梅區間段實際工程套用研究，提出了地層及建築物變位過程控制的方法和技術措施。(5) 採用數值分析方法對周邊建築結構的回響規律及其影響因素進行了分析，提出了周邊建築物的安全性控制指標及方法，在原有的建築物沉降控制標準的基礎上，將建築物裂縫的寬度加入作為衡量建築物控制的一項指標。
