地表沉降分析
如何进行地表沉降监测数据分析与预测

如何进行地表沉降监测数据分析与预测地表沉降是指由于地下水开采、地下排水、地下工程施工等原因引起的地表或地质体的下沉现象。
在城市化进程中,随着城市建设规模的扩大,地表沉降的问题越来越突出。
因此,进行地表沉降监测数据分析与预测,对于保障城市建设的安全和可持续发展具有重要意义。
本文将从数据收集、数据分析和预测模型建立三个方面进行探讨。
一、数据收集进行地表沉降监测数据的分析与预测,首先要收集相关的监测数据。
通常,地表沉降监测数据可以通过地面测量、遥感技术、卫星测量等多种手段获取。
其中,地面测量是常用的方法之一,包括全站仪、GPS等测量仪器。
此外,地表沉降的监测数据还可以通过地下水位观测井、沉降观测点等进行采集。
数据收集的过程中需要注意数据的准确性和完整性,确保数据的可靠性。
二、数据分析在进行地表沉降监测数据分析时,首先要进行数据的处理与清洗。
数据的处理包括数据缺失值的填充、异常值的排除等,以确保数据的完整性和准确性。
然后,可以利用统计学方法对数据进行分析,如计算数据的平均值、方差、标准差等,从中得到数据的特征和趋势。
此外,还可以使用地统计分析方法,探索数据的空间分布特点。
例如,通过空间插值方法将有限的监测点的数据推算到整个区域上,以获取更为全面的数据分析结果。
三、预测模型建立为了进行地表沉降的预测,可以根据历史的监测数据建立预测模型。
根据不同的情况,可以选择合适的模型,如趋势分析模型、回归模型等。
其中,趋势分析模型可以用来描述地表沉降的发展趋势,通过对历史数据的分析,可以预测未来一段时间内地表沉降的变化情况。
回归模型可以用来研究地表沉降与相关因素(如地下水开采量、地下排水量等)之间的关系,从而预测未来地表沉降的可能变化。
在进行地表沉降监测数据分析与预测时,还需要考虑一些其他因素。
首先,要考虑数据的时间尺度,根据具体情况选择合适的时间尺度进行分析与预测。
其次,要考虑地表沉降与其他地质灾害(如地震、地裂缝等)的关系,以综合考虑地质灾害的整体风险。
基坑降水引起的地表沉降分析

基坑降水引起的地表沉降分析摘要:随着时代的不断向前发展,人们的生活方式以及工作方式发生了很大的变化,各个行业都获得了较大的发展,我国的建筑行业在时代发展的浪潮中也取得了一定的进步,但是与此同时,也面临着一些挑战。
在基坑施工的过程中,由于各种因素的影响,很有可能会引发地表沉降现象的发生,这不仅严重影响了施工的质量与安全,同时对于邻近建筑也造成了一定的影响,难以推进施工的顺利进行。
因此,这就要求有关施工人员能够重视基坑施工环节,在基坑施工的过程中,为避免地表沉降的发生,要事先进行优化设计,同时有关人员还要掌握一定的施工要点,这样才能保证基坑施工的质量,符合施工的基本要求。
关键词:基坑降水;地表沉降;分析1 降水引起沉降原理基坑降水直接引起地下水位下降,降低图层内的水分含量以及浮托力,使基坑土体固结与压缩更为容易,这样一来地面上建筑物便会由于土体压缩而产生不均匀沉降。
降水期间土体受应力作用影响出现压密变形,导致这一现象另外一个关键性原因在于土体骨架弹性性质,土体有效应力不断变化,土体线性发生改变。
土体有效应力发生变化,主要影响因素是土层内水渗流排泄量,如果土层内水渗流量不断增多,土体压密固结程度就会不断加深,由此便开始了降水压密。
降水压密发展到第二阶段,土体内的有效受应力和压缩变形会出现变化,且压密变形也会慢慢稳定。
基坑降水引起的地面沉降的发生理论,一般由于以下两部分组成:(1)含水层的压缩变形。
由于含水层中砂粒自身有一定的强度,且王体内部物质间存在承压水,当水被抽取的较少时,原本的水位降深较低,砂粒之间的位置没有太大的移动变化,此时,土体被压缩的程度很小,呈现弹性状态,土体能很快的趋于稳定且恢复。
(2)粘性土层的释水压密,符合太沙基一维固结理论。
在工程降水过程中,随着地下水的不断被抽出,土层中水的止压力开始不断的减小,一般认为土的孔压改变量与水位的降深成正比,随着孔隙水压力的不断减小,使土层所受的压力不断加大随着抽出的地下水越来越多,土层被压实一段时间后,其密度开始庭于稳定,不再有太大的压缩变化,当压实密度稳定后,上部隔水层开始释水压密。
基于时序InSAR技术的兰州市地表沉降监测与分析

基于时序InSAR技术的兰州市地表沉降监测与分析基于时序InSAR技术的兰州市地表沉降监测与分析摘要:地表沉降是由于自然和人为因素引起的地表向下的相对移动。
它是城市发展中普遍存在的问题之一,需要及时监测和分析,以便采取相应的措施进行修复和防控。
本文以兰州市为研究对象,利用时序InSAR技术对地表沉降进行监测与分析。
通过对遥感影像的处理和分析,得出了兰州市地表沉降的时空变化规律,并针对不同行政区域的沉降情况进行了对比分析。
研究结果表明,兰州市地表沉降主要集中在市区和其周边地区,且呈现出逐年加剧的趋势。
本研究为兰州市地表沉降的监测与修复提供了理论依据和参考。
关键词:地表沉降;时序InSAR技术;兰州市;监测;分析1. 引言兰州市位于中国西北地区,是甘肃省的省会城市。
近年来,随着城市的快速发展和人口的增加,地下水的不合理开采、地质构造和工程施工等因素导致了该地区地表沉降问题的加剧。
地表沉降会引发多种问题,包括地下管道破裂、建筑物倾斜、地面裂缝等,严重影响到城市的正常运行和居民的生活质量。
因此,及时监测和分析地表沉降的情况对于采取相应的治理和修复措施至关重要。
2. 数据和方法本研究采用时序InSAR技术对兰州市地表沉降进行监测与分析。
时序InSAR技术是一种利用合成孔径雷达干涉测量技术观测地表沉降的方法,具有高精度、高时空分辨率等优点。
本研究使用了ALOS、SENTINEL等多源遥感卫星影像数据,并应用SARscape软件进行相关处理和分析。
3. 结果与分析通过对时序InSAR数据的处理和分析,得出了兰州市地表沉降的时空变化规律。
研究结果显示,兰州市地表沉降主要集中在市区和其周边地区,且呈现出逐年加剧的趋势。
兰州市中心区域的地表沉降速率达到了每年10毫米以上,而市郊地区的地表沉降速率也超过了每年5毫米,远远超过了国家标准规定的安全范围。
4. 沉降原因分析通过对兰州市地表沉降原因的分析,主要包括自然因素和人为因素。
如何进行地表沉降监测和分析

如何进行地表沉降监测和分析地表沉降是指地球表面下沉的现象,通常由于人类活动或地质灾害引起。
地表沉降不仅会对建筑物和基础设施造成破坏,还会影响水文循环和生态系统的平衡。
因此,进行地表沉降的监测和分析对于保护环境和预防灾害起着至关重要的作用。
首先,进行地表沉降监测的一种常见方法是利用全球定位系统(GPS)。
GPS系统能够准确测量地面的位置和高度,因此可以通过GPS设备的布设和定位,实时监测地表的沉降情况。
通过长期的监测数据,可以得到地表沉降的趋势和速率,为进一步的分析提供基础数据。
另外,地表沉降监测还可以利用遥感技术。
遥感技术通过卫星或飞机上搭载的传感器,获取地表的图像和其他有关数据。
这些数据可以被用来测量地表沉降的变化,并提供详细的信息,如沉降区域的范围、幅度和速率。
通过对遥感数据的分析,可以更好地了解地表沉降的原因和机制。
在进行地表沉降分析时,需要综合考虑多种因素。
首先是人类活动,如地下水开采、矿山开采和建筑物施工等。
这些活动会改变地下水位和岩石结构,从而导致地表沉降。
因此,对于潜在的沉降区域,需要进行详细的人工活动监测,并及时采取措施以减少潜在的沉降风险。
此外,地质灾害也是地表沉降的重要原因之一。
例如,地震和地下水倒灌都会引起地表的剧烈变化。
因此,在地表沉降监测和分析过程中,需要考虑到地质灾害的可能性,并制定相应的预防措施。
地震监测系统和地下水倒灌的监测网络可以起到重要的作用,及早发现和预警地表沉降的风险。
除了上述方法,地表沉降的监测和分析还可以结合地球物理勘测和数学模型。
地球物理勘测涉及地磁、电磁和重力等各种物理现象的测量,通过分析这些数据可以了解地表以下的构造和特征。
数学模型可以通过建立数学方程来模拟地表沉降的过程和机制,进一步深入研究其影响因素和预测未来的发展趋势。
总之,地表沉降的监测和分析是一项复杂而重要的工作。
通过整合多种技术和方法,可以获得准确和详细的地表沉降数据,并提供科学依据来制定相应的防治措施。
11401工作面地面沉降观测分析报告(加密观测)

驻马店市吴桂桥煤矿11401工作面地表沉降观测分析报告编制单位:地测科编制人:宋新亮编制日期:2012.08.22河南省驻马店市吴桂桥煤矿有限公司11401工作面地表沉降观测分析报告根据国家有关规定和安全生产的需要,经矿领导研究决定对11401工作面对应地表进行沉降观测,现将观测结果分析如下:一、测点布置及成果(附观测成果表及测点布置平面示意图、沉降曲线图)倾向观测线:共3条线(本次观测300线)300线:本次观测沉降量在10mm之内累计观测沉降量最大值-103.9mm走向观测线:共4条线(本次观测古马路以西测点)400线:本次观测沉降量在10mm之内累计观测沉降量最大值-212.4mm500线:本次观测505#、506#沉降最大超过20mm 506#沉降最大-31.9mm(已经受11400工作面回采影响)累计观测沉降量最大值-448mm600线:607#累计沉降量-26.2mm (由于麦收被破坏只保留607#)700线:(不通视未测)二、建点及观测起始时间1、100线:2011年8月8日2、其他线:2011年10月6日3、500# 607#2012年2月26号开始建点测量本次观测古马路以西测点观测周期为5天三、结论1、沿高速路走向,高速路东侧40m处的300线,301#、302#、303#和304#观测点累积沉降量已超过移动盆地80mm危险边界,位于高速公路边沟护网处的500#点累积沉降量为20.7mm,由于移动盆地边缘沉降量较为缓慢,可近似认为其与距离关系满足简单一次线性变化,从而可推测出,此时80mm危险边界距离高速路东侧31.3m,移动盆地外边界距高速路东侧9.5m,均向高速公路方向推进0.5m。
2、11401工作面下山方向危险边界距采空区中心335m,移动盆地外边界距11401工作面中心457m;11400工作面上山方向危险边界距11400采空区中心148m,移动盆地外边界距50m采空区中心246m。
检测地面沉降的方法

检测地面沉降的方法介绍地面沉降是指地表或地下水位下降导致地表塌陷或沉陷的现象。
地面沉降对城市建设和土地利用产生了重要影响,因此,准确、可靠地检测地面沉降变得至关重要。
本文将介绍一些常用的地面沉降检测方法。
水准测量法水准测量法是一种常见的地面沉降检测方法。
它通过利用水准仪测量不同位置基准高度的变化,来判断地面是否发生了沉降。
具体步骤如下:1.选择合适的测区范围,确定起点和终点。
2.利用水准仪进行高度测量,并记录每个点的高程值。
3.根据高程数据计算出相邻点之间的高度差,进而判断是否存在地面沉降。
水准测量法适用于较小范围的地面沉降检测,精度较高,但成本较高且耗时较长。
GPS测量法GPS测量法是一种高精度的地面沉降检测方法。
它利用全球定位系统(GPS)接收器记录地表或地下控制点的位置信息,并在不同时间段进行对比。
具体步骤如下:1.在需要监测的区域选择合适位置布设GPS接收器,保证接收器固定不动。
2.连续记录接收器所在位置的坐标,并记录时间戳。
3.在一段时间后,再次进行GPS测量,并与初始位置进行对比,计算地面的变形情况。
GPS测量法可以实现对大范围地面沉降的监测,具有高精度和实时性的优势。
影像解译法影像解译法是一种基于遥感图像的地面沉降检测方法。
它通过分析不同时间段的遥感图像,检测地面沉降造成的地形变化。
具体步骤如下:1.收集不同时间段的遥感图像数据。
2.使用影像处理软件对图像进行配准处理,确保同一位置在不同时间段的图像中对应。
3.利用图像解译技术,提取地面特征并进行比较,寻找地面沉降的迹象。
影像解译法适用于大范围地面沉降的监测,但对遥感图像的质量要求较高。
激光雷达测量法激光雷达测量法是一种高精度的地面沉降检测方法。
它利用激光雷达系统对地表进行扫描,并实时记录地物的高度信息。
具体步骤如下:1.配置激光雷达设备并进行定标操作,确保测量精度。
2.进行激光扫描,并记录地物的高度数据。
3.在不同时间段进行对比分析,判断地面是否发生了沉降。
盾构法施工引起地面沉降原因分析及防治措施

盾构法施工引起地面沉降原因分析及控制方法进入21世纪,世界经济的迅猛发展使城市化建设得到了大幅度的提速。
目前,人口不断地向城市聚集,使城市人口和建筑的密集度快速上升,造成能被利用的地面空间越来越少,因此,当今城市现代化建设的重要课题之一便是开发地下空间,为人类创造价值。
但各种用途的管线被布置在地下,这便产生了在地下工程施工背景下的一种最佳方法——盾构法。
盾构法施工虽然优点颇多,但是也存在诸多问题。
本文就盾构法施工过程中引起的地面沉降问题展开讨论,分析产生的原因及寻找控制方法。
一,地面沉降产生原因1、地层隆沉的发展过程盾构推进引起的地面沉降包括五个阶段:最初的沉降、开挖面前方的沉降、盾构机经过时沉降、盾尾空隙的沉降以及最终固结沉降,如图l所示。
第一阶段:最初的沉降。
该压缩、固结沉降是因为地基有效上覆土层厚度增加而产生的沉降,也是盾构机向前掘进时因为地下水水位降低造成的。
指从盾构开挖面距地面沉降观测点还有一定距离(约3~12m)的时候开始,直至开挖面到达观测点这段时间内所产生的沉降。
第二阶段:开挖面前方的沉降(或隆起)。
这种地基塑性变形是由土体应力释放、开挖面的反向土压力、或机身周围的摩擦力等作用而产生的。
它是从开挖面距观测点约几米时开始至观测点处于开挖面正上方这段时间所产生的沉降(或隆起)。
第三阶段:盾构机经过时沉降。
该沉降是在土体的扰动下,从盾构机的开挖面到达测点的正下方开始到盾构机尾部通过沉降观测点该段时期产生的沉降(或隆起)。
第四阶段:盾尾空隙沉降。
该沉降产生于盾尾经过沉降观测点正下方之后。
土的密实度下降,应力释放是其土力学上的表现。
第五阶段:固结沉降,它是一种由地基扰动所产生的残余变形沉降。
经前人研究发现,第一阶段沉降占总沉降的0~4.5%,第二阶段沉降占总沉降的0~44%,第三阶段沉降占总沉降的15~20%,第四阶段沉降占总沉降的20~30%,第5阶段沉降占总沉降的5~30%。
2、地表沉降的因素影响分析该因素影响分析的平台是当前使用较为广泛的大型三维有限元分析软件ANSYS,盾构开挖面掘进引起的地表沉降的客观因素包括盾构直径、土体刚度、隧道埋深、施工状况等设计条件;而其主观因素包含施工管理、盾构机的选用形式、盾尾注浆、辅助施工方法等。
地面沉降情况汇报

地面沉降情况汇报
最近,我们注意到了一些地面沉降的情况,这对我们的工作和生活都可能造成
一定的影响。
因此,我们需要对这些情况进行汇报和分析,以便及时采取措施应对。
首先,我们需要了解地面沉降的原因。
地面沉降通常是由于地下水抽取、地下
开采、地质构造变化等原因引起的。
在城市建设和发展过程中,地面沉降是一个常见的问题,特别是在一些地质条件较差的地区。
其次,我们需要对地面沉降的影响进行评估。
地面沉降可能会导致建筑物和道
路的损坏,给市民的生活带来不便。
此外,地面沉降还可能引发地质灾害,对人们的生命和财产安全构成威胁。
针对地面沉降的情况,我们已经采取了一些措施。
首先,我们加强了地质勘察
和监测工作,及时发现地面沉降的迹象。
其次,我们加强了对地下水资源的管理和保护,控制地下水的过度开采。
同时,我们还加强了对地面沉降影响的评估和预警工作,确保市民的生命和财产安全。
在未来,我们还将继续加强对地面沉降情况的监测和研究,不断改进预警和防
范措施,保障市民的生活和财产安全。
同时,我们也呼吁广大市民加强环境保护意识,共同保护我们的地球家园。
总的来说,地面沉降是一个复杂的地质问题,需要我们共同努力来解决。
我们
将继续密切关注地面沉降的情况,采取有效措施,确保城市的安全和稳定。
希望大家能够共同参与,共同努力,共同守护我们美丽的家园。
谢谢大家!。
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1、前言地下空间作为城市的重要资源,在发达国家得到了多方面的应用,随着我国经济的快速发展,城市地下空间的开发利用已经受到广泛重视,城市地下工程的兴建已经成为一种趋势。
就地下铁路来看,我国从1965年开始修建地下铁道,至今已有北京、天津、上海、广州、深圳、南京等大城市建成部分地铁,武汉等其它城市也即将或将要修建地铁,我国的地铁建设已步人快速发展阶段。
然而,在地铁工程的施工中,地表沉降事故发生的概率很高。
以深圳地铁一号线的建设为例,在施工工期内,地面沉降事故占总事故的25%。
事故发生地位于深圳市区繁华地段,对工程周围的建筑物以及地下管线产生了一定的影响,同时也影响了工程的进度增加了工程的费用。
所以,不论从工程进度、费用的控制方面考虑还是从工程质量安全方面来考虑,都要对地表沉降控制有足够的重视,从各个方面着手,来控制沉降的发生。
2、地铁工程沉降控制的重要性地表沉降的主要危害有:(1)沿海地区沉降使地面低于海面,受海水侵袭;(2)一些港口城市,由于码头、堤岸的沉降而丧失或降低了港湾设施的能力;(3)桥墩下沉,桥梁净空减小,影响水上交通;(4)在一些地面沉降强烈的地区,伴随地面垂直沉陷而发生的较大水平位移,往往会对许多地面和地下构筑物造成巨大危害;(5)在地面沉降区还有一些较为常见的现象,如深井管上升、井台破坏,高摆脱空,桥墩的不均匀下沉等,这些现象虽然不致于造成大的危害,但也会给市政建设的各方面带来一定影响。
针对地铁工程而言,进行沉降控制的重要性体现在两个方面:(1)城市地铁工程一般位于城市的繁华地段,周围建筑物密集、各种地下管线纵横复杂交错,一旦沉降事故发生,将可能造成建筑物开裂、倾斜,地下管线断裂等事故。
影响市民正常生活,造成各种纠纷,进而影响工程施工的进度,增加工程的费用。
(2)沉降事故在地铁工程的施工中属于多发事故。
同时其发生的直接表现为地下隧道拱顶的下沉或坍塌,而这种塌陷的发生又多由围岩涌水、涌泥,支护失效,工程爆破等原因引起。
这些原因的存在和发生,可以导致施工现场的人员伤亡、设备损坏,进而影响工程进度、增加工程费用,造成严重的后果。
可以看出,事故的多发性和事故后果的严重性,使沉降事故成为地铁施工中的重大风险因素,在施工过程中进行沉降控制技术的研究和应用使十分必要的。
3、地铁工程沉降控制技术3.1地面沉降发生的机理分析地铁工程以上地面的岩层或土层在自然状态下,一般处于应力平衡的稳定状态。
在地下工程施工中,要通过人工、机械或者爆破等方式进行土石方开挖。
土石方的移除、土石层孔隙水的排出,必然会改变土石地层的应力状态,使之处于非平衡状态。
这种状态可以在短时间内或者经过较长的时间效应变化之后显现出来,出现坍塌、变形等现象,进而导致地面沉降。
3.2地面沉降发生的原因分析3.2.1土层的沉降原因分析(1)土层自身的特点:天然土体一般是由矿物颗粒构成骨架体,孔隙水和气体填充骨架体而组成的三相体系。
饱和土由土颗粒和水组成,土颗粒之间存在胶结物,有些没有粘结。
但是它们都能传递荷载,从而形成传力骨架,叫做土骨架。
外载荷作用在土体上,一部分由孔隙水承担,叫做孔隙水压力,另一部分则由土骨架承担,就是有效应力,对引起压缩和产生强度有效。
孔隙水压力可以分成两部分,一个是静水压力,在荷载施加之前就存在,一个是超孔隙水压力,由外载荷引起。
土体的变形是孔隙流体及气体体积减小、颗粒重新排列、颗粒间距离缩短和骨架体发生错动的结果。
粘性土有一定的厚度,水总是在土层透水面先排出,使孔隙压力降低然后向土层内部传递。
这种孔压力降低的过程,一方面取决于土的渗透性,另一方面取决于在土中的位置。
软粘土的渗透系数很低,固结过程很长。
土体受外力后,土粒和孔隙中的流体均将发生位移。
当建筑物通过基础将压力传递给地基后或者土层下部通过土石方开挖而失去支承,土体内部将发生应力变形。
从而引起地基下沉或地表下沉。
(2)施工方案的选择:预防沉降的发生,进行正确的、可靠的支护是十分重要的。
当支护方法不当或者失效的时候,难以使土层处于稳定状态,土层将失去稳定性,进而会导致地层沉降。
3.2.2岩石层的沉降原因分析(1)岩石层的沉降与岩石层的地质特点有直接关系:岩石在长期的地质演变中产生出褶皱、裂隙、断层等地质构造。
褶皱是岩石在构造中受力形成的连续弯曲变形。
岩石中沿断裂面没有位移的断裂为裂隙。
褶皱岩层核部产生许多裂隙,而背斜顶部岩层易塌落,向斜核部是储水丰富的地段,地铁隧道中易发生岩层的塌落、漏水及涌水。
地铁隧道与褶皱走向一致时建筑中易发生岩层顺层滑动。
断层是两盘岩石沿断裂面发生位移的断裂,一般伴有几米到几十米的岩石破碎带。
地铁隧道工程通过断裂带时易发生坍塌,车站建筑物易发生不均匀沉降等。
(2)施工方案的选择:防排水、支护等施工方式的正确选择以及方案的有效性都会影响到岩层沉降控制的效果。
当方案失效的时候,可能会导致生沉降的发生。
3.3沉降控制技术的机理施工中会造成地层的地层损失、原始应力状态变化、土体固结、土体的蠕变,同时还可能发生支护结构的变形等情况的发生。
所以,进行地层沉降控制,其出发点是保持或者加强原有地层的稳定性,维持其稳定的应力平衡状态。
3.4沉降控制技术资料表明,隧道施工引起地表沉陷的程度主要取决于:(1)地层和地下水条件;(2)隧道埋深和直径;(3)施工方法。
其中,施工方法的影响更为明显。
同样的地质条件和设计,不同的施工方法引起的地表沉陷会有很大的差异。
因此,对地铁的施工方法进行对比分析是建设者必须首先论证的问题。
地铁的施工方法主要有3种:明挖法、新奥法和盾构法。
明挖法由于对地面交通干扰大,且因敞开作业对周围环境千扰、污染严重,现在已经较少使用。
新奥法和盾构法对环境干扰小,是主要的施工方法。
下面结合地表沉陷的产生与控制措施对这2种施工方法进行概述。
3.4.1新奥法所谓新奥法就是施工过程中充分发挥围岩本身具有的自承能力,即洞室开挖后,利用围岩的自稳能力及时进行以喷锚为主的初期支护,使之与围岩密贴,减小围岩松动范围,提高自承能力,使支护与围岩联合受力共同作用。
采用新奥法时主要的施工方法有:(1)全断面开挖法,原则上是一次完成设计开挖断面,是在稳定的围岩中采用的方法;(2)台阶开挖法;(3)侧壁导坑环型开挖法,这是当地质条件特别差时所采用的一种方法,也是城市隧道抑制下沉时常用的方法。
采用新奥法施工时,地面沉陷主要取决于开挖的方法、初期支护及永久支护的时间和强度,有以下防止地面下沉的措施:(1)改变施工方法:缩短开挖进尺,如计划1个循环1.5m,可缩短为1m或0.8m;不用全断面开挖方法,而用环型开挖方法.(2)稳定掌子面法:掌子面的稳定是施工的前提条件,对于粘聚力小的土砂围岩,应选用辅助施工方法,如超前支护、开挖面喷射混凝土和安设锚杆等。
开挖面超前支护是在开挖面前方的围岩内插入钢筋、钢管和钢板作为辅助性支护构件,用以防护开挖面及拱部以及防止围岩松弛。
插入的角度应尽可能地小,以减少超挖量。
开挖面喷射混凝土应尽早进行,对于土砂围岩,一般喷射3cm厚的混凝土就能防止开挖面的局部塌落。
(3)特殊施工法:有管棚法,挡墙施工法、从地表打锚杆法、特殊钢板施工法(麦塞尔插板法)、注浆法和冻结法等。
管棚法,是先在开挖断面外钻孔,然后在管子的内外注浆,以加固开挖断面。
这种方法,可以加固堆积层和断层破碎带等不稳定围岩,能有效防止开挖的围岩松动。
但此法需要大量的设备。
挡墙施工法,是在隧道的两侧(或一侧)设置挡墙,控制隧道开挖时产生的松动范围。
有混凝土连续墙法和钢管、H型钢和钢插板等挡墙施工法。
从地表打锚杆法,是在隧道开挖之前,先从地表大致垂直地打入锚杆,四周用砂浆固结起来,这种方法能有效地防止地表下沉。
特殊钢插板施工法又称麦塞尔插板法,可以加固开挖面前方的围岩,防止围岩松动。
这种施工方法是采用特殊加工的钢插板,用千斤顶将其顶入围岩中。
但岩层中夹有鹅卵石时,施工困难,在砂岩和泥岩中效果显著。
(4)动态施工力学法,这种方法是由朱维申教授总结完善的,这种方法强调勘察、设计、施工、科研各环节的紧密配合,能有效减少围岩的松动区,抑制地表沉降量。
3.4.2 盾构法盾构法是在地下暗挖隧道的一种有效方法。
施工中,先在隧道的某一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位。
盾构从竖井或基坑的墙壁开孔处出发,在地层中沿着设计轴线,向着另一竖井或基坑的设计孔洞推进。
盾构推进中所受的阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制隧道衬砌结构,再传到竖井或基坑的后靠壁上。
盾构是这种施工方法中最主要的独特的施工机具,它是一个既能支承地层压力又能在地层中推进的圆形或矩形或马蹄形等特殊形状的钢筒结构。
在钢筒结构的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置,在钢筒中段周圈内面安装顶进所需的千斤顶,钢筒尾部是具有一定空间的壳状体,在盾尾可以拼装1~2环预制的隧道衬砌环。
盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装l环衬砌,并及时地向紧靠盾尾后面的开挖坑道周边与衬砌环外周之间的空隙中压注足够的浆体,以防止隧道及地面下沉。
盾构施工中引起的地层损失和盾构隧道周围受扰动或受剪切破坏的重塑土的再固结,是地面沉降的基本原因。
(一)地层损失地层损失是盾构施工中实际开挖土体体积与竣工隧道体积之差。
周围土体在弥补地层损失中发生地层移动,引起地面沉降。
引起地层损失的施工及其他因素是:(1)开挖面土体移动。
当盾构掘进时,开挖面土体受到的水平支护应力小于原始侧向力,开挖土体向盾构内移动,引起地层损失而导致盾构上方地面沉降;当盾构推进时,如作用在正面的土体的推力大于原始侧向力,则正向土体向上、向前移动,引起地层损失(欠挖)而导致盾构前上方土体隆起。
(2)盾构后退。
在盾构暂停推进中,由于盾构推进千斤顶漏油回缩而可能引起盾构后退,使开挖面土体坍落或松动,造成地层损失。
(3)土体挤入盾尾空隙。
由于盾尾后面隧道外周建筑空隙中压浆不及时,压浆量不足,压浆压力不恰当,使盾尾后周边土体失去原始三维平衡状态,而向盾尾空隙中移动,引起地层损失。
(4)改变推进方向。
盾构在曲线推进、纠偏、抬头推进或叩头推进过程中,实际开挖面不是圆形而是椭圆,因此引起地层损失。
(5)盾构移动对地层的摩擦和剪切。
(6)在土压力作用下,隧道衬砌产生的变形也会引起少量的地层损失。
(二)受扰动土的固结盾构隧道土体受到盾构施工的扰动后,便在盾构隧道的周围形成超孔隙水压力区(正值或负值)。
当盾构离开该处地层后,由于土体表面压力释放,隧道周围的孔隙水压力便下降。
在超孔隙水压力释放过程中,孔隙水排出,引起地层移动和地面下降。
此外,由于盾构推进中的挤压作用和盾尾后的压浆作用的施工因素,使周围地层形成正值的超孔隙水压区。
其超孔隙水压力,在盾构隧道施工后的一段时间内复原,在此过程中地层发生排水固结变形,引起地面沉降。