發(fā)布時(shí)間：2020-11-16 06:18

　　 近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,城市化水平的不斷提高,我國(guó)城市軌道交通建設(shè)取得了前所未有的發(fā)展�，F(xiàn)階段為提高施工效率,縮短工期,盾構(gòu)法施工已在我國(guó)城市地鐵建設(shè)中運(yùn)用比例高達(dá)70%以上。然而由于城市地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,軌道交通建設(shè)和運(yùn)營(yíng)階段地面塌陷、孤石等原因,造成地質(zhì)安全事故時(shí)有發(fā)生,給人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)造成巨大的威脅,其引發(fā)的地質(zhì)安全問(wèn)題已成為全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。地質(zhì)安全隱患已成為制約我國(guó)軌道交通安全、高效建設(shè)的主要因素,是一項(xiàng)亟待解決的工程難題。城市地質(zhì)隱患主要包含地下空洞和孤石兩大類。地下空洞會(huì)導(dǎo)致地面塌陷,威脅人身財(cái)產(chǎn)安全;而地下孤石會(huì)磨損盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán),影響隧道盾構(gòu)機(jī)的施工進(jìn)度。地球物理探測(cè)技術(shù)由于具備經(jīng)濟(jì)、快速、無(wú)損等特點(diǎn),在軌道交通地質(zhì)隱患的探查及監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。地下空洞和孤石等地質(zhì)隱患探測(cè)精度要求高,而且城市地面地球物理場(chǎng)探測(cè)的干擾大,因而極具挑戰(zhàn)性。同時(shí),單一地球物理場(chǎng)探測(cè)效果不確定性很大,也難以滿足城市淺層地球物理精準(zhǔn)探測(cè)的要求。本文提出一種多鉆孔和地面同步布置的三維并行電法觀測(cè)系統(tǒng),該觀測(cè)系統(tǒng)包括地面高密度電阻率三維測(cè)量的電極組以及多個(gè)鉆孔中的垂直電極排列,形成地面和孔中全方位的三維觀測(cè)系統(tǒng),覆蓋范圍更廣,數(shù)據(jù)信息量更大。地面高密度電阻率三維成像(CT)并同步多孔三維跨孔電法CT探測(cè),有效提高了電法CT的縱向分辨率。該觀測(cè)系統(tǒng)同樣用于三維跨孔地震CT觀測(cè),實(shí)現(xiàn)了軌道交通沿線地質(zhì)隱患多孔(大于3孔)、大間距(大于20m)三維地震CT和三維電法CT快速診斷,實(shí)現(xiàn)了城市地質(zhì)隱患的精細(xì)結(jié)構(gòu)探測(cè)。利用上下兩個(gè)平行對(duì)偶發(fā)射線圈,發(fā)展了一套地面瞬變電磁數(shù)據(jù)的校正處理方法。該裝置可有效減少發(fā)射接收線圈中的電流變化所引起的互感,提高信噪比,減小了地面各類管線和金屬?gòu)?qiáng)感應(yīng)體對(duì)瞬變電磁數(shù)據(jù)的影響,增強(qiáng)了目標(biāo)異常體信號(hào)的響應(yīng)特征,將瞬變電磁探測(cè)的盲區(qū)由正常的20m提升至在2m以內(nèi),顯著提高了瞬變電磁法在城市軌道交通地質(zhì)隱患探測(cè)中的應(yīng)用效果。針對(duì)地下空洞和孤石的地球物理場(chǎng)異常特征,本文最后發(fā)展了一套基于淺層地震法、直流電法、電磁法及三維跨孔類方法的綜合地球物理診斷技術(shù)。自主開(kāi)發(fā)了一套適合城市軌道交通地質(zhì)隱患多地球物理場(chǎng)勘探診斷系統(tǒng)。論文在整理中國(guó)大陸城市的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料基礎(chǔ)上,進(jìn)行沿線工程地質(zhì)、水文地質(zhì)類型的分區(qū)、分類與精細(xì)表達(dá),總結(jié)出目前軌道交通沿線造成塌陷、孤石災(zāi)害源地球物理響應(yīng)特征。其準(zhǔn)確性與可靠性通過(guò)本文地震、直流電阻率三維數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)得到進(jìn)一步驗(yàn)證。在自主開(kāi)發(fā)了一種淺層地震、直流電法、瞬變電磁一體化的多地球物理場(chǎng)勘探系統(tǒng)及三維成像軟件的基礎(chǔ)上,首先利用地面淺層地震、直流電法以及多通道瞬變電磁進(jìn)行多地球物理快速普查,進(jìn)而通過(guò)三維電阻率跨孔CT或三維地震波跨孔CT法對(duì)地質(zhì)隱患進(jìn)行精準(zhǔn)定位,形成適合軌道交通沿線地質(zhì)隱患探查的快速、可靠、智能的多地球物理場(chǎng)專家診斷分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)目前已在合肥、紹興、廈門(mén)等新型城市的地質(zhì)隱患探查中得到應(yīng)用,并取得了良好的工程應(yīng)用效果,為我國(guó)城市軌道交通地質(zhì)隱患探查提供一種新的技術(shù)手段。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：U239.5
【部分圖文】：

?第１章緒論???圖１．１南京地鐵２號(hào)線施工導(dǎo)致的漢中路地面塌陷現(xiàn)場(chǎng)??—蠢麵??圖１．２杭州地鐵湘湖站北２基坑發(fā)生塌陷現(xiàn)場(chǎng)??ｈ??圖１．３廣州地鐵１１號(hào)線沙河站施工區(qū)域地面塌陷??統(tǒng)計(jì)分析北京地鐵隧道施工誘發(fā)的４４起安全事故，結(jié)果表明：４４起事故案??例中，地面塌陷事故共１６起，占全部事故的３６％，如圖１．４所示（張頂立等２００６；??張成平等２０１０）。統(tǒng)計(jì)全國(guó)其他城市，也得出類似結(jié)論（侯艷娟等２００９；朱??勝利等２００８；何忠明等２０１８）。而根據(jù)《全國(guó)地面沉降防治規(guī)劃（２０１１－２０２０）》??（簡(jiǎn)稱”規(guī)劃”）中統(tǒng)計(jì)，全國(guó)遭受地陷沉降災(zāi)害的城市總數(shù)超過(guò)５０個(gè)。??２??

?第１章緒論???■其他事故，?一一?■地面塌陷，??２８起，６４％?＂?１６起，３６％??Ａ??（ａ）包括管理缺陷事故??＊其他事故，一‘??８起，麵塌陷？??１６＾，?６７％??（ｂ）不計(jì)管理缺陷事故??圖１．４北京地鐵施工地面塌陷事故比例分析（張頂立等２００６；張成平等２０１０）??依據(jù)誘發(fā)因素，地面塌陷事故可大致分為以下四類（圖１．５）：??（１）不良地層條件：因地層不均，產(chǎn)生不均勻沉降；??（２）淺表層管線斷裂或滲漏水：因地下水滲漏造成圍巖軟弱、松散、破碎，??引起開(kāi)挖面的失穩(wěn)、塌陷問(wèn)題；??（３）地層中不良地質(zhì)體：因空洞、大漂石或孤石等原因，盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生磨損、??超挖、塌陷等問(wèn)題；或因地下水流失，產(chǎn)生涌水、涌砂或形成空洞、不密實(shí)等問(wèn)??題；??（４）力學(xué)轉(zhuǎn)換處理不當(dāng)：施工過(guò)程中因時(shí)空效應(yīng)重視不足。??，滲漏ｉ?＿地層中不良地??Ｉ?ｖＳ?■力學(xué)轉(zhuǎn)換處理??ｇｐＦ不當(dāng)，２起，??ｓ不良地層條?：二十，?７％??件，７起，２４％??圖１．５城市隧道施工地面塌陷的誘發(fā)因素比例分布（張頂立等２００６；張成平等２０１０）??從圖１．５可見(jiàn)，由于地下滲漏水和不良地質(zhì)體誘發(fā)的地面塌陷事故占比高達(dá)??３??

?第１章緒論???■其他事故，?一一?■地面塌陷，??２８起，６４％?＂?１６起，３６％??Ａ??（ａ）包括管理缺陷事故??＊其他事故，一‘??８起，麵塌陷？??１６＾，?６７％??（ｂ）不計(jì)管理缺陷事故??圖１．４北京地鐵施工地面塌陷事故比例分析（張頂立等２００６；張成平等２０１０）??依據(jù)誘發(fā)因素，地面塌陷事故可大致分為以下四類（圖１．５）：??（１）不良地層條件：因地層不均，產(chǎn)生不均勻沉降；??（２）淺表層管線斷裂或滲漏水：因地下水滲漏造成圍巖軟弱、松散、破碎，??引起開(kāi)挖面的失穩(wěn)、塌陷問(wèn)題；??（３）地層中不良地質(zhì)體：因空洞、大漂石或孤石等原因，盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生磨損、??超挖、塌陷等問(wèn)題；或因地下水流失，產(chǎn)生涌水、涌砂或形成空洞、不密實(shí)等問(wèn)??題；??（４）力學(xué)轉(zhuǎn)換處理不當(dāng)：施工過(guò)程中因時(shí)空效應(yīng)重視不足。??，滲漏ｉ?＿地層中不良地??Ｉ?ｖＳ?■力學(xué)轉(zhuǎn)換處理??ｇｐＦ不當(dāng)，２起，??ｓ不良地層條?：二十，?７％??件，７起，２４％??圖１．５城市隧道施工地面塌陷的誘發(fā)因素比例分布（張頂立等２００６；張成平等２０１０）??從圖１．５可見(jiàn)，由于地下滲漏水和不良地質(zhì)體誘發(fā)的地面塌陷事故占比高達(dá)??３??
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本文編號(hào)：2885725