項目摘要
立項背景:捷運、公路和鐵路隧道等地下工程日益增多,其誘發地表水和地下水漏失、地面塌陷、地面沉降等地質環境問題點多面廣,致災作用強烈,嚴重影響了當地居民的生命財產安全。在本項目立項時,地下工程誘發地面塌陷、地下水滲漏等地質環境問題缺乏必要的機理認識和防護技術標準,忽視了地下工程建設造成地下水嚴重滲漏,誘發地面塌陷致災問題,忽視了地下工程施工荷載對地表危岩滑坡等地質災害體的劣化機制,缺乏實用性強的地下工程地質環境保護技術及其相關技術標準。以科學研究為依據,編撰地下工程地質環境保護技術規範,已成為推動區域經濟社會發展的迫切需求,也是地質減災學科發展的邏輯需求。該成果是團隊歷時10年(2005-2014)取得系列研究成果的科學集成、提煉與套用實踐,取得了具有較高理論水平、技術先進、減災效果顯著的大量研究成果。
研究目標:通過對典型地下工程地質環境調查評價、地下工程水環境變化與控制、地下工程岩土變形破壞機理與控制、地下工程地質環境保護勘察評價方法等研究,揭示地下工程地質環境相關變化規律,構建地面塌陷災害力學模型,形成地下工程地質環境保護技術標準體系,據此編撰技術規範。
主要創新成果:(1)揭示了地下水降落誘發地面塌陷機制,建立了岩溶塌陷力學模型,提出了洞穴塌陷早期智慧型識別方法,並研發了地面塌陷自動化監測、地表沉降自動化觀測、磁感應式地下位移監測等3項新技術新方法;(2)建立了軸對稱條件下的地下水限排解析模型,提出了地下工程地下水限量排放標準,並形成了限排設計方法與施工工藝控制技術;(3)揭示了地下工程開挖狀態下岩土體變形機理和爆破動荷載對危岩、滑坡和地表建築的影響規律;(4)提出了地質環境保護工程勘察範圍和勘察精度的確定方法,建立了地下工程地質環境評價指標體系和綜合評價模型;(5)構建了地下工程地質環境信息資料庫,研發了地下工程地質環境信息系統,率先實行地下工程地質環境管理信息化,編制了《地下工程地質環境保護技術規範》(DBJ50/T-189-2014),首次從環境保護角度提出地下工程建設新要求。
智慧財產權:獲得發明專利6項、實用新型專利5項、軟體著作權1項,發表論文54篇(SCI收錄4篇,EI收錄22篇),編撰技術規範1部,出版專著2部。
成果水平:成果創新性強,總體達到國際先進水平,在地下工程建設誘發地面塌陷災害、地下工程地質環境保護技術等方面達到國際領先水平。 成果推廣及效益: 成果已用於重慶沙坪壩鐵路綜合交通樞紐工程、華岩隧道、解放碑地下環道、渝萬鐵路隧道、貴陽輕軌、青島捷運等300餘個地下工程的評估、勘察、設計、施工、監測及驗收工作,避免或減輕了對地質環境破壞;通過成果套用減少災害損失80000萬元,降低工程成本42111萬元,新增利潤3006萬元,經統計近三年經濟效益達12.51億元。表明本項目經濟效益、環境效益和社會效益巨大。