地下工程施工环境影响与保护ppt课件.ppt

1、、地下工程施工环境影响和保护、讲师：穆保岗，第10章，1，10地下工程施工环境影响和保护，10.1基坑开挖工程环境土工问题10.1.1软土深，大基坑工程及其环境土工问题1 )地表沉降和土层位移多采用地下连续墙或水土搅拌加灌式桩(2)基坑卸载弹簧塑性隆起、降水错误导致的管涌、反砂(3)壁外土层的固结沉降(4)井点或深井降水带走土砂(5)在壁段接头挖掘土砂泄漏(6)沟壁，地层向沟内变形。 (1)(3)主要引起墙后土层位移和地表沉降(4)(6)应控制在施工技术、经验和管理上达到最小允许限度。3、2 )基坑变形控制的环境保护等级标准、基坑变形控制环境保护等级标准表10-1、4、3 )基坑施工时的空间效

2、应问题、(1)基坑施工的稳定和变形基坑施工的稳定和变形，与以下各方面密切相关的挖掘顺序。 在没有支持的情况下，在每个一头地挖土体的暴露时间tr。 围护结构水平位移。 KH是由于土体流变学而减少的被动土压系数，对基底隆起的稳定性。 Ks，5，(2)基坑工程的时空间效应、钻井一支撑原则：阶段、层次、阶段(块)、对称、平衡、限时段、分支构造斯坦共和国的目前钢筋混凝土信息帧支撑，应注意局部平衡的理论指南、测量定量、经验判断，抛弃多数人工加固基坑控制其变形的传统做法6、(3)围护结构内、外主动和被动土压力的取值，KH值的确定KH是基坑开挖中可实测到的变形值，经过反演分析的主动侧压力系数取值表、7、施工残

3、奥表的选择、(8，4 )地铁车站较深的基坑施工技术要求、(1)先支撑后开挖，留有土防洪堤；(2)支撑施加预应力(3)各步骤开挖及支撑的时限tr24h (4)坑内井点降水将固结土体，改善土壤质地，减少土流发展。基坑阶段、阶段、阶段挖掘一种支撑施工模式；(9，5 )变形监测、变形监测工作内容主要包括： (1)施工情况实施情况的跟踪观察；(2)昼夜不间断的现场监测和危险情况的及时预测与预报；(3)定量种子文件反馈分析、信息化设施修订施工(4) 、10、软土基坑工程控制变形的设置修订计程仪柱分块图、11、10.1.2深基坑周围地表沉降分析、1 ) 基于支护结构位移的地表沉陷估计方法地表沉陷曲线正态概率

4、分布：地表沉陷范围是壁水平位移ymax为壁后地表沉降max的1.4倍沉降曲线包络面积Fs和作为支护结构位移曲线的基坑开挖引起的支护结构的横向和地表沉降、13、14、地表沉降曲线为面积Fs、15， 包括支护结构的位移曲线包络面积Fw进行修正，最小二乘原理可以得到以下方程式的具体措施有： (1)采取刚性大的地下连续结构；(2)分层挖掘、设置支撑；(3)加固基底土；(4)加固基坑外浇注；(5) 维护结构的入土深度和增加墙周边帷幕(6)尽可能缩短基坑施工时间(7)降水时，应合理选择井点类型，以过滤烟嘴为佳，适当放宽降水漏斗线坡度，设置挡水帷幕(8)在保护区内设置回流系统(9) 、18、10.1.3深基

5、坑开挖引起了接近地下输油管道的位移解析，地下输油管道位移修正可通过垂直和水平两个方向的位移分别进行修正.19、地表沉入范围、沉入区域的长度为坑边长度的2倍，宽度为：20、纵向沉入曲面：纵向沉入曲面为抛物面，顶点在00线(中轴)上，AA、BB上的总沉入值为0。 21、(2)地下输油管道的垂直位移修正计算，图10-6地下输油管道位移曲线(a )铰刀的情况下(b )在固定支撑台的情况下，22、下陷曲线、地面过载向地下输油管道顶部传递的垂直负荷为q1 :23、I区(下陷区)的垂直位移方程式y(x):II区(非下陷区) y (y )。 25、(3)地下输油管道水平位移差分方程的解、地下输油管道水平位移方

6、程、26、(4)地下输油管道合理估算模型分析、地下输油管道垂直位移分析时，固定支座弹性地基梁分析能满足实际要求，是较合理的估算模型。 27、本发明要点、地表沉降曲线的分析方法、地下输油管道的位移分析方法、28、10.2地下水对环境的影响、10.2.1 1 )地下水位上升的情况下(1)浅基础地基的承载力降低；(2)砂土地震的液化加剧；(3)建筑物的地震凹陷加剧(5)岩土体发生变形、滑动、塌陷变形等不良地质现象；(6)地下水位冻胀作用的影响；(7)对建筑物的影响；(8)对湿陷性黄土崩解性岩土盐渍化岩土的影响会引起海水入侵、地裂缝发生和恢复、地下水源枯竭、水质恶化等一系列不良地质问题，给建筑物带来不

7、利影响。 31，1 )地表塌陷2 )地面沉降3 )海(咸)水侵入4 )地裂缝的复活和发生5 )地下水源枯竭，水质恶化6 )对建筑物的影响，32，33，10.2.3地下水位和主要影响因素可以分为天然影响因素和人为影响因素，其中地下水位波动对地面沉降有重要影响。 34、天然影响因素主要有两种：海面相对上升和土层天然固结，地表沉降地震冲击下地面沉降。35、人为影响至少主要有3种：汲取地下液体及表层排水使地面沉降的有关因素开采地下深处的固体矿床，也可能引起地面沉降。 在岩溶地辖区中，塌陷是导致地面沉降的主要影响因素。 36、由于过度开采地下水，中国华北地辖区出现世界不常见漏斗区，面积已达到4万平方公里

8、，现在仍在扩大。 华北平原形成了三十多个小漏斗区。 河北省、天津市、山东德克萨斯市的漏斗区连成一片，面积中国最大。 在37、沿海地区，漏斗地辖区容易引起海水内侵入，容易引起盐水扩散。 秦皇岛市区已经面临着这个问题。 在沧州，超采地下水最深达米，比水平面低七八十米。 38、上海，1999年，中心城市部平均沉降量为10.74毫米。 引起上海地面沉降的主要原因是地下水、市政工程和高层建筑物的建设。 上海中心城市地区地面沉降到1921年1965年为急速沉降期，年均沉降37.6毫米，此后十三年五载呈缓慢沉降态势。 39、西安市、一九九五年前，受到西安市生活用水紧张的迫害，陆续出现许多开采承压水的自备井，

9、城市规划区出现7个大下降漏斗，沉降幅度最高超过500毫米。 萩名的大雁塔因此而倾斜，明代建造的西安钟楼下沉了三百六十五毫米。 关闭供水井后，地面沉降大幅度缓和。 阜新新邱区，下沉区地表沉降深度平均为.米，水平移动距离为.米。下沉地辖区的道路有特点，坑合，坡相连，道路两旁的房屋，院墙和地面到处可见裂缝，最粗的裂缝手指伸入。 地下发出“咔嗒咔嗒”的声音，好像受到了打击。 41、地面沉降研究现状；(1)地面沉降反应历程分析经过一些学者的研究表明，抽水引起地面沉降，是有效应力增加的结果。42、(2)地基沉降理论和模型的发展，土层产生压缩，固结可能由主固结和二次固结两部分组成。 经典弹性地基沉降理论准弹

10、性地基沉降理论取消了以含水层组渗透系数k、比蓄水系数Ss、压缩系数Mv为常数的假设，仍采用Terzaghi的一维度垂直固结理论的假设。 地面沉降的流动理论二次固结作用对地面沉降的影响、黏弹性地面沉降理论、弹塑性地面沉降理论。 43、本发明的重点是了解地面沉降研究现状，即地下水位的上升和下降对岩土工程的影响；44、(3)抽水压实引起的地面沉降研究方法，黑匣子模型是完全基于经验的方法，所观察到的地面沉降与总抽水量有关。 非结合模型半结合模型对完全结合模型、45、抽水压实引起的地基下沉的修正算法模型只进行了理解。 (1)Gambolati-Freeze模型(2)Corapcioglu-Brutsae

11、rt模型。46，10.2.4人工回灌和地面回灌、地下含水层(组)人工回灌稳定地下水位、促进地下水位恢复、增大土中孔隙水压力、减少土颗粒间的接触应力、引起土层膨胀、地面回灌现象、缓和地面沉降已经初步47、10.2.5控制地面沉降的措施；1 )统一制定经济发展规划(绿色GDP )；2 )制定各种政策，合理控制地下水开采(经济杠杆)；3 )向人造的补给地下水(技术手段)；4 )对策(滨海滨江地辖区)；5 )防止岩溶塌陷引起的地面沉降、48、10.3盾构掘进对环境影响的理论和预测，10 2 )对不良土层的影响导致砂流，引起局部土体崩塌。 3 )周围土体的应力状态变化经历了原土挤压、剪切、扭曲等复杂的应

12、力路径。49、盾构推进前方土体分区图，其中区土体应力状态不变，土体水平、垂直应力分别为h、v。 由于推力作用下的土体挤出荷重p，区和区的土体受到较大的挤出变形，区h、v均增加的区仅变化h。 区土体受大刀盘切削搅拌的影响，应力状态十分复杂。 50、与土体搅乱区对应的摩尔圆、51、与土体搅乱区对应的摩尔圆、52、Pz PwPj、屏蔽推进对土体的搅乱是免不得、53、4 )土体的性质的变化、搅乱后的土体的结构关系、物理力学残奥表的必然变化。 土层会产生额外的间隙或裂缝，导致隧道蜿蜒时负荷不均匀。 54，5 )受土体变位的影响，护罩机的前后、左右、上下各部位土体的变位状态不同。 刃盘前部的0.5D范围内

13、的土体向下，表示向刃盘开口内的移动，(0.51.5)D范围内的深层土表示向推进方向的移动，表层土向上前进。 盾构机后土体表层土显示垂直下沉，深层土随着盾构机拖把向前水平移动，土体与浆液的固结次固结沉降使土体产生向下的位移变形。 55、10.3.3土体通过盾构挖掘进行挖掘的特征；1 )盾构周边土体通过挖掘进行卸载变形；1 )盾构挖掘时，用收敛约束曲线描绘的put关系；56、(2)土体应力释放和隧道支护的关系如图所示57，2 )盾构掘进时周边上身超孔隙水压力分布及其变化，58，3 )盾构掘进时因土体施工干扰引起的变形和地表沉降，59，盾构掘进施工引起的土体沉降反应历程，60，周边土体变形位移主要是

14、主固结压缩， 关于弹塑性剪切及粘性时效蠕变三者之间的重叠、土体被搅乱的土层厚度r与隧道壁径向位移w的关系，61、屏蔽轴线上方的地表中心沉降与土体被施工搅乱的范围的关系、62、地表沉降与施工条件的关系、63、64、地表中心总沉降与展望土层厚度/隧道以及土层盾构对周围土体的应力影响盾构引起地面沉降的影响因素，66，10.3.4盾构掘进对土体的影响范围，盾构掘进过程可以看作是柱孔扩张过程。 a是隧道半径r是塑性区域外半径，p是舒张压力。 屏蔽周围的土体可分为塑性形变区域Dp和弹性变形有效区域De两个变形区域，塑性区域的大小(即外半径r )依赖于舒张压力p和隧道半径a。 柱孔扩张示意图，67，内压力p

15、与塑性区外半径r、隧道半径a的关系式：68，10.3.5对盾构掘进引起的土体干扰的变形控制，1 )对维持盾构掘进面的稳定及其控制方法量控制的土压力平衡盾构来说，控制筐压力和前方自然水土压力的排土量保持挖掘面的稳定，减少前方土体的挤压(底切时)和松弛(过切时)，防止前方土体的塑性破坏和山体滑坡。 69、(1)控制方法1、软土地辖区土压力平衡盾构施工经验表明，控制在0.03MPa，仍需满足隧道开挖面稳定条件(Broms，1989 )。 (2)控制方法2，如果压力差和挖掘排土量之间的直线关系发生变化，则M-100=a(pi-po ) a为斜率系数，a=50/E； e是土体弹性模数，对于粘性土可以是E

16、=100cu。 100-2.8M100 2.8这样得到的控制方法2是挖掘排土量的容许变化率等于土体挖掘体积理论值的2.8%。 该值变化幅度小，难以实践掌握。 71、上海地辖区在软黏土上有使用局部挤压防护工程的经验，排土量控制在理论数量的8090左右，不会在地表发生隆起现象。 72，2 )同步浇注和二次浇注的浇注的时间、拉力赛压和拉力赛量控制，(1)同步浇注同步浇注是沿着盾尾箱设置多根浇注管的同步浇注系统，属于填充浇注。 (=60min )浇注压力：浇注压力为1.11.2倍静止水土压力，上海市通常采用0.30.4MPa。 该值略大于隧道底土压力，为隧道顶土压力值的2倍以上。 73、浇注量理论上由于屏蔽的蛇行、拉力赛和拉力赛的脱水收缩等因素，实际使用的浇注量一般采用(1.42.0)Ve(2.53.5)m3。74、(2)二次浇注(压实浇注)在同步浇注后进行，是对地表沉降进行一头地控制的有效的辅助手段。 75，3 )隧道轴线修正控制，盾构掘进轴线的定位和设定修正轴线尽量一致，减少盾构修正量，缓和盾构修正对周围土层的剪切挤压干扰，也有利于控制盾构尾和管片背之间的间隙和地层损失。 水平仪、经纬仪激光和陀螺仪的自动测量系统测量千斤顶的延伸方向和量值，具有旋转传感器的导轨控制盾构机