盾构施工对建(构)筑物沉降监测及分析

对西安市朝阳门护城河老桥和明城墙安全防护设计提供必要的基础参数,以确保其在地铁一号线盾构施工中的安全,特在该路段建立了建(构)筑物及其周边地表变形监测系统,跟踪测试了朝阳门护城河老桥和明城墙在盾构施工过程中的一系列变形特征,并通过图表的形式展示了各建(构)筑物等变形随时间的变化规律,进而分析了其整体变形状态和沉降的趋势。结果表明:护城河老桥最大累计沉降量为5.1 mm,最大差异沉降量为1.6 mm,最大累计桥拱沉降量为2.4 mm,最大累计桥拱收敛为1.8 mm;朝阳门城墙主体和周边地表最大累计沉降量分别为4.5和5.2 mm;各监测项目最大累计沉降量均在控制值之内;现场无新增裂缝、无凹凸现象,隧道内无渗水情况,表明该路段在盾构机掘进过程中无不利突变现象;结合现场监测和巡视情况,可判定盾构机在穿越护城河和城墙期间,对该段建(构)筑物变形影响较小,老桥和明城墙处于安全可控状态。本次监测可为后期地铁工程的设计、建设和维修管理提供经验。     

逐层回采地表移动规律及建筑物采动损害评价研究

开展地下开采地表移动规律及对建筑物采动损害程度研究,对于地表建筑物的保护具有重要指导作用.以铜坑矿锌多金属矿体的开发利用为工程背景,运用FLAC3D程序构建多层缓倾斜薄矿体的三维数值模型,分析多层矿体逐层回采模式下地表的移动变形规律；并比照国家有关标准规定,评价地表重要建筑物的采动损害.研究表明:铜坑矿锌多金属矿体逐层回采过程地表移动幅度不断增大,但由于矿体埋藏深、厚度小,开采结束后地表最大倾斜变形、曲率变形、水平变形指标量值分别为0.008 2 mm/m、0.001 48 mm/m2、0.017 2 mm/m,均远小于国家有关规定的最大允许变形值,不会对地表建筑物的安全稳定产生显著影响.     

基于GIS下的煤矿工广选煤预警系统的设计与实现

近些年来两淮、宿东、徐州、大屯等多个矿区的工业广场发生地表沉降,造成多个矿井的40个井筒发生不同程度的破坏,给矿井生产和安全带来极大的威胁。本文根据工广地表移动变形特征与破坏规律,分析了地表移动变形对工广主要建(构)筑物、井筒以及地面主要装备的损害;建立了煤矿工业广场选煤预警系统。     

采动地表裂缝形成机理的数值模拟

为研究采动地表裂缝的形成机理和采动地表裂缝影响下地表移动变形分布特征.采用有限差分数值模拟软件进行模拟分析.研究表明:工作面开采后,采空区上覆岩层以梁或板的形式沿层理面法线方向移动、弯曲,当移动变形传至地表,使地表拉伸及曲率变形超过土体抗拉强度时便产生裂缝;采动地表裂缝影响下,裂缝远离采空区一盘地表移动变形值均减小,最大变形位于裂缝位置,裂缝具有集中变形特征和阻断变形传播的屏障作用.研究成果对矿区地表建(构)筑物保护、地表裂缝治理具有一定参考价值.     

西安地铁某车站深基坑开挖变形特性分析

为了确保基坑开挖中周边环境的安全,以西安地铁某车站深基坑开挖为例,运用ABAQUS软件建立三维模型模拟开挖对周边地表沉降和围护结构变形的影响,重点研究开挖中周边地表的沉降分布规律和围护结构变形的规律,并与现场实际监测数据进行对比分析。结果表明：地表沉降的实测值比模拟计算值大,但变化趋势基本一致;在基坑开挖过程中,地表最大沉降位置距离基坑边缘约11 m处,最大值为3.298 mm;围护结构水平变形沿开挖深度的变化曲线呈抛物线形,最大水平位移位于基坑最大开挖深度的 1/2 处,最大水平位移为11.05 mm,距基坑长边边缘0~25 m及短边边边缘0~22 m范围内的地表沉降最大,施工监测中应重点关注。     

提高沉降观测精度值需注意的有关事项

目前随国内经济的发展及城市土地面积的减少,高层及超高层建(构)筑物从涌而生。为了保证高层及超高层建(构)筑物正常使用的安全性,对建(构)筑物进行有效的沉降观测及提高沉降观测的精度便显得至关重要。本文着重从仪器设备、人员素质;观测时间、地点;遵循原则;施测要求;成果整理及要求等方面就如何进一步提高沉降观测的精度值作了阐述。     

黄土地铁隧道施工围岩及地表变形规律研究

以西安地铁3号线某暗挖站区间双线地铁隧道施工为背景,采用有限差分软件FLAC3 D建立土体三维力学模型对双线地铁隧道台阶法施工过程进行动态模拟;并结合现场实测数据分析台阶法施工引起的地铁隧道围岩及地表变形规律。结果表明:(1)台阶法施工诱发的横向地表沉降呈"V"形,最大地表沉降出现在隧道中线偏右方约3 m,最终形成的沉降槽宽度约为隧道洞径的2倍。(2)台阶法施工诱发的纵向地表沉降在开挖面前地表沉降量最大,随着开挖掌子面距离越远,沉降量越小,最后在开挖进尺40 m附近趋于稳定。(3)隧道拱顶纵向沉降曲线与地表沉降变化趋势基本一致。帮部围岩变形呈现出先快速增长后逐渐平稳的趋势,且影响范围逐渐增大。所得结论可为双线地铁隧道施工和变形预测提供参考。     

盾构隧道穿越成都西特大桥群桩桩基施工变形控制技术研究

随着城市轨道交通的快速发展,盾构隧道穿越既有建(构)筑物所引起的沉降、变形等施工安全问题,引起了各方的高度关注。依托成都轨道9号线一期工程,采用三维有限元分析软件ANSYS,对盾构隧道穿越成都西特大桥群桩桩基施工变形控制技术进行了研究,提出了在穿越前采用"钢管隔离桩+地面深孔袖阀管"注浆的预加固技术,最终监测数据表明,地表沉降最大值为-9.82 mm、桩基沉降最大值为-6.97 mm,均小于监测规定值,证明了预加固的必要性。     

深凹露天转地下开采高陡边坡变形与破坏规律

以大冶铁矿为工程背景,采用相似材料模型实验和数值模拟计算相结合的方法,对深凹露天转地下开采高陡边坡的变形和破坏规律进行了系统研究.首先,模型相似实验中,采用百分表、压力传感器和近景摄影测量等手段监测模型的应力应变和破坏特征,对围岩位移和破坏裂纹进行系统分析,揭示了高陡边坡的变形和破坏基本规律.其次,采用有限差分软件,从地表沉降量、应力值变化和塑性区分布等方面与相似材料实验结果进行了对比分析.结果表明,高边坡竖向最大沉降为28.2mm,围岩破坏程度随着开采深度的增加递增,塑性区范围不断扩大,剪切破坏主要集中在两侧边坡的边脚部位.相似模型实验和数值模拟相结合可以较好地揭示深凹露天转地下开采过程中高陡边坡的变形和破坏基本特征,是一种较好的理论研究方法.     

基于灰色关联分析的变形监测预报模型

随着城市建设的迅猛发展,大型和高层建(构)筑越来越普遍,建(构)筑物的安全建设与运行也越来越受到社会各方面的关注。为了保证建(构)筑物的顺利施工和施工后的安全运营,必须对建(构)筑物进行系统的、长期的变形监测,该文研究了基于灰色关联分析的统计预报模型建立的基本原理和方法,分别探讨了基于地下水位变化、地面荷载及其他影响因子变化的统计分析模型,并将其应用于基坑变形监测数据的分析中。分别通过单一统计模型和灰色关联分析模型预测结果与实测值进行比较,结果表明该模型有较高的精度。     

露天转地下过渡期岩移危害控制方法

在露天转地下过渡期,由于露天地下同时生产的岩移干扰,经常导致安全生产条件差和产量衔接困难.针对露天转地下过渡期露天开采境界内底部矿量、地下开采挂帮矿的实际生产条件,系统地研究了地下开采与岩移特点,提出了应用诱导冒落技术控制挂帮矿地采岩移的方法,不仅改善了露天地下安全生产条件,而且扩展了露天地下同时开采时间与空间.这一方法应用于小汪沟铁矿,有效解决了露天转地下过渡期产量衔接的难题,并实现了安全高效开采.     

数值分析法确定露转坑岩层移动范围

 随着浅部矿产资源的枯竭,中国许多露天开采已经或即将转入地下开采,或露天与地下联合开采。合理确定岩层及地表的移动,为露转坑设计和安全生产提供依据是露转坑联合开采首先要解决的重要课题之一。为了验证永平铜矿露天转地下开采工程设计的合理性,为后续安全生产提供参考,采用三维有限差分数值模拟计算方法,系统地分析永平铜矿II、IV号矿体在不同开采水平的岩体移动变形、地表位移变化及露采边坡稳定状态,给出了相应开采水平的岩体及地表移动变形特征、最大垂直和水平位移,以及岩体移动角。结果表明,II号矿体对岩层移动的影响远大于IV号矿体;最大垂直和水平位移均在II号矿体上部东部边坡岩体中;合理的开采顺序应是先采Ⅳ号矿体,后采II号矿体;模型局部地段处于破坏或极限稳定状态,但随开采深入,露采边坡整体处于稳定状态,因此矿山采用的矿房回采嗣后充填采矿方法合理可行。用FLAC3D数值模拟方法研究露转坑联合开采的岩层移动规律,反映了岩体应力、变形的客观过程,为露转坑矿体开采岩层移动范围确定提供了一条新的途径。     

深部复杂金矿体充填开采对地表建筑物稳定性影响

为研究深部复杂矿体开采对地表建筑物稳定性的影响，借助概率积分法计算安全开采深度;采用3D Mine-Rhinoceros-FLAC^3D耦合构建矿区三维模型，进行地表安全性及变形规律研究.结果表明:①采用充填法进行深部矿体开采，地表产生均匀沉降变形，最大主应力随回采步骤增加呈多项式增长趋势，最小主应力呈线性增长趋势，扰动高度沿矿体走向呈正态分布趋势;②矿体的开采使其正上方产生“盆地式变形”，并依据安全性参数进行地表扰动边界圈定;③当下沉变形值小于10mm、变化率大于0.5时和下沉变形值大于10mm而小于20mm、变化率大于1.5时，地表均为整体下沉现象，稳定性不受影响.     

天津LNG码头SBAS-InSAR时序形变及地面监测数据响应分析

为了查明油气重大基础设施中,由星载雷达干涉测量、地面GNSS形变监测、地下位移传感器监测和管道应力应变监测网络构成的星地一体化监测技术的有效性,本文采用SBAS-InSAR技术提取了天津LNG（Liquefied Natural Gas ）码头区域油气管线区域的长时间序列的地表形变数据,进一步分析了地面GNSS（全球导航定位系统）地表位移、多层深度位移计、管道应变传感器数据与同步的SBAS-InSAR地表形变量的数据响应关系,并进一步分析了雨-旱循环的时序变化规律。结果表明：2019年5月-2022年4月的3年间天津LNG码头区域非均匀沉降最为显著,最高达到-394mm;SBAS-InSAR的时序形变数据15-53mm的沉降形变,在GNSS中有9-57mm的地表位移响应,两者相关显著,具有良好的一致性;SBAS-InSAR地表形变变化特征与多层位移计在1m、2m和3m深的位移数据响应特征都与降水量关系密切,呈现显著的雨季-旱季波动特征,二者具有良好的同步性,说明SBAS-InSAR地表形变变化特征能够揭示地下土层的位移变化特征;SBAS-InSAR地表沉降量与地下管道应变呈正相关, SBAS-InSAR获取的地表形变是反映地下管线应变的良好指标。由星载雷达干涉测量、地面GNSS形变监测、地下位移传感器监测和管道应力应变监测网络构成的星地一体化监测数据的集成应用,能够为未来星地一体化的管道安全监测技术体系构建提供有益的借鉴。     

基于多项式法的地表移动变形计算模型修正

针对基于概率积分法的地表移动变形值计算结果误差较大,评价煤层开采后上覆构筑物危险性存在安全风险的难题.依据地表下沉值与其它移动变形值之间的计算原理关系,结合煤层开采后地表移动变形计算结果和实测结果,该文提出了利用多项式法对计算模型进行修正的方法,构建基于概率积分法和多项式法相叠加的地表移动变形值计算模型.以某矿已采工作面地表下沉值实测数据为例,研究结果表明：计算模型修正后得到的地表下沉值与实测结果之间的误差范围仅为0.1～0.4 m,极大的减小了计算模型的误差范围.     

倾斜煤层采动影响下的挤压变形区移动变形特征分析

以重庆南桐矿区为工程背景,通过三维数值模拟方法,对倾斜煤层在三种不同开采宽度工况下上覆岩层移动挤压变形区特征进行了研究。结果表明:采宽由80 m增加到160 m时,煤层与岩层交接处应力变化较小,挤压变形区地表下沉速度较为缓慢;采宽由160 m增加到240 m时,煤层与岩层交接处应力变化非常显著,挤压变形区地表产生明显下沉;不同的开采工况下,挤压变形区沉陷位移都会出现一个峰值,且位于开采区下山方向,挤压变形区沉陷值受水平应力影响较小,走向和倾向方向的沉陷值以该峰值曲线呈中心对称。     

GMS在露天转地下水害防治中的应用

 为了评价再造阻水墙在露天转地下防治水工程的适应性,以安徽新桥矿业有限公司露天转地下防治水工程为例,考虑强降雨条件下露天坑积水、地表河流渗漏、北部侧向径流大量补给的情况,利用3DMINE建立地层模型,通过切分剖面导入GMS8.0软件Map模块建立复杂多图层概念模型,并基于Modflow模块建立多灾源条件下露天转地下工程地下水区域渗流数值模型,对再造阻水墙的适应性进行数值模拟.结果表明：利用GMS8.0软件可以精细、实时地模拟再现水文地质条件复杂的防治水工程的阻水动态过程.再造阻水墙在该矿山-180m标高以上部分墙内外水力梯度变化较大,阻水效果明显,适应性强.     

厚松散层下开采覆岩及地表移动变形规律试验研究

煤炭开采保障了我国能源供应,同时也因采空造成了地表变形沉降。针对厚松散层下开采覆岩及地表移动变形问题,依托兖州矿区某庄煤矿地质背景,采用模型试验,监测研究了采动过程中地表及各层覆岩移动变形指标的变化规律,探索了采掘结束后的持续变形阶段,指出受采动影响松散层压缩导致的移动变形值在整体移动变形上占比增大;在煤层采厚2.2m条件下,观测获得采后地表的最大下沉值为1447.6mm,最大水平移动值为394.6mm。研究结果对矿区工程建设用地及线路规划选址具有一定的实用意义。     

采空区对高速铁路的稳定性评价分析

为分析某采空区对铁路工程结构的影响,确定合理的安全距离。利用移动角理论对开采影响距离进行了预测,从采空区与铁路工程结构的空间相对位置建立数值模型,分析了露天开采和地下开采两种方式对铁路工程结构的影响。研究表明:依据理论计算结果,可知矿体开采引起的地面变形范围远小于该矿体露头距离线路最近距离。依据数值模拟结果,可知露天开采引起的围岩变形和衬砌位移均大于地下开采引起的位移,但两者都在规范范围之内,不会影响铁路工程结构安全。基于此,提出了一种新的铁路安全保护距离确定方法,对矿区高速铁路建设的规划、选线具有一定的实用意义。     

动态地表移动和变形预计方法

针对目前地下开采引起地表移动变形致使地表建筑物、构筑物及农田等遭受严重破坏的问题,以Knothe模型的函数为基础,探讨了时间影响系数的确定方法,建立了地下开采引起地表移动动态过程的计算模型,并采用阳泉二矿3201东工作面的实测岩移资料进行了验证.研究结果表明:该方法能够反映地表移动的动态特征,解释某些采动现象,对指导"三下"开采设计和选择地面建筑物保护措施具有较大的实用价值.