地面塌陷预测

英文：

释文：其基本内容是：了解历史上地面塌陷活动的频次、规模、强度,总结活动规律；调查地面塌陷活动区的地形地貌、地质构造、气象、水文、可溶岩及其他容易塌陷岩石的类型和发育情况、覆盖层性质和发育情况、地下水赋存条件和水动力特征等。在掌握有关实际资料的基础上,利用时间序列分析、多元回归分析以及灰色系统理论分析、经验公式计算等方法,分析地面塌陷与时间关系、地面塌陷与降雨关系、地面塌陷与抽水(或排水、蓄水)强度关系、地面塌陷与地下水动态关系、地面塌陷与岩土性质关系等,建立发生地面塌陷的单项因素以及综合因素的临界值或判别关系模型,依此对地面塌陷危险性和活动程度进行预测。由于地面塌陷研究的理论和方法尚不够完善,所以地面塌陷预测还没有系统成熟的方法,有待在实践中不断探索和发展。 2100433B

近年来，我国地铁隧道施工中地面塌陷事故频发，造成了人民生命财产的重大损失。本研究在统计分析大量地面塌陷事故案例的基础上，采用模型试验、颗粒离散元模拟和理论分析等研究手段，揭示了地铁隧道施工中管线渗漏及地层空洞失稳诱发地面塌陷的灾变机理及影响因素，建立了隧道上覆地层失稳判据及地面塌陷灾变预测模型，为地面塌陷的科学防控提供重要的理论支撑。主要研究成果如下：（1）通过对北京地铁隧道施工诱发的地面塌陷事故统计分析，明确了地层空洞和管线渗漏水是隧道施工过程中地面塌陷的主要诱发因素，并将地面塌陷按形成方式划分为3种类型。（2）空洞的存在加速了地层破坏的发展进程，空洞与隧道空间位置关系对地层破坏有重要影响，隧道正上方的空洞受隧道开挖影响最大也最易失稳诱发地面塌陷；空洞直径越大，地层失稳破坏越剧烈，瞬时性越强；空洞群的存在使地层失稳破坏速度加快，但空洞自身的破坏形式并没有因为空洞群的存在而产生太大变化。（3）管线渗漏水弱化了地层的物理力学参数，削弱了隧道上覆地层的成拱效应；随着管线渗漏水范围的扩大，即使隧道不开挖其引起的地表沉降现象也越来越明显，地表沉降值和沉降范围也随之增大；管线渗漏范围的偏移会导致地表沉降最大点和地表沉降范围的偏移，同时也会导致地表塌陷位置的偏移；管线渗漏水范围会随着管线内水压力的增大而增加，由此导致的隧道开挖后地层破坏范围也相应的增大。（4）基于突变理论，建立了城市隧道施工诱发地面塌陷的预测模型，利用该模型可计算得到隧道上覆地层厚度的临界值，并将该临界值作为地面塌陷发生与否的判据；基于预测模型给出了地面塌陷的影响因素，并分析了各因素的影响规律；理论预测结果和现场实测数据基本吻合，验证了地面塌陷预测模型的合理性。（5）基于霍克-布朗破坏准则，采用泛函突变理论建立了浅埋隧道地面塌陷的突变模型，通过理论分析计算，建立了系统的总势能函数，进而推导给出了浅埋隧道坍塌体形状曲线的解析解；基于浅埋隧道坍塌的泛函突变模型，分析了围岩参数对坍塌体形状曲线的影响规律，并提出了深、浅埋隧道临界埋深的判据。 2100433B

学科：自然灾害与防治

词目：地面塌陷监测

英文：surface collapse monitoring

释文：观测和分析地面塌陷形成与发展动态变化的工作。包括两方面内容：①对诱发塌陷活动的各种动力条件的监测,主要包括地下水的天然动态和人工动态、地震活动等；②地面塌陷活动的内部条件及塌陷前兆现象监测,主要内容是测试岩土体性质和地下洞穴,测量地面变形和建筑物开裂、倾斜、沉陷等过程。这些监测工作的时问和周期,视具体情况确定,如果在塌陷危险区进行大型抽水、排水、蓄水等活动,一般提前l～3年即开始观测,抽水、排水、蓄水期间加密观测。监测方法不断丰富,如用水准仪、百分表、地震仪等监测地震和建筑物变形,用钻孔深部应变仪、分层桩监测岩土体特征等。 2100433B

英文：

释文：土层塌陷主要发生在黄土、黄土状土以及冻土发育区；基岩塌陷主要发生在碳酸盐岩、钙质碎屑岩、蒸发岩、火山熔岩等岩石中。根据造成地面塌陷的直接原因可把地面塌陷分为自然塌陷和人为塌陷两类；其中人为塌陷又可进一步分为抽水塌陷、排水塌陷、蓄水塌陷、渗水塌陷、振动塌陷、荷载塌陷、岩溶塌陷、采矿塌陷等。在各类塌陷中,以发生在碳酸盐岩发育区的岩溶塌陷和矿区的采矿塌陷最为常见。地面塌陷的主要危害是破坏房屋、铁路、公路、矿山、水库、堤防等工程设施,造成房屋倒塌、道路中断、水库漏水、大坝和堤防陷落开裂等。此外,地面塌陷还破坏土地资源,使大量耕地被毁,一些城市和矿区环境恶化。地面塌陷灾害程度除了与塌陷规模、数量密切相关外,主要取决于发生塌陷地区的社会经济条件,以发生在城市、矿区和交通干线附近的地面塌陷造成的破坏损失最严重,是监测和防治的重点。 2100433B