三维地质雷达探测技术在城市道路空洞病害普查中的应用研究

由城市道路地下空洞、路面脱空、土体疏松等病害引起的道路塌陷事故是目前国内许多城市面临的重大安全隐患。城市道路空洞病害具有隐伏性、突发性,造成的灾难性后果长期以来困扰着城市安全运营。以国内多地的项目实测及验证成果为基础,对三维地质雷达探测技术方法和工作流程进行了梳理,通过分析三维地质雷达剖面数据中病害体的顶界面反射、多次波反射、边界绕射波等异常特征和三维地质雷达切片数据中病害体周边地下管、井分布特征,总结了三维地质雷达技术在城市道路地下脱空、空洞病害探测中病害体的数据异常特征。实践研究证明,三维地质雷达探测技术以其作业高效、定位精准、抗干扰能力强、数据丰富全面等优点可有效地探测出道路下方存在的空洞等安全隐患,为城市道路病害的防患和治理提供准确、可靠的依据。     

基于地质雷达的地铁工程空洞调查

在简要介绍北京某地铁工程工程地质背景的基础上,提出了在盾构法施工区间地质雷达测线布置方法,通过对探测成果的分析研究及对部分异常的挖探验证,确定了空洞异常的分布范围及其性质。结果表明,F站~L站区间内共发现有3处明显的土体异常:1号和3号异常为土层严重疏松,2号异常为土体脱空;地质雷达能准确地探测土层疏松以及空洞异常,进而提供地下空洞基础资料。     

基于地质雷达的地铁工程空洞调查

在简要介绍北京某地铁工程工程地质背景的基础上,提出了在盾构法施工区间地质雷达测线布置方法,通过对探测成果的分析研究及对部分异常的挖探验证,确定了空洞异常的分布范围及其性质。结果表明,F站~L站区间内共发现有3处明显的土体异常:1号和3号异常为土层严重疏松,2号异常为土体脱空;地质雷达能准确地探测土层疏松以及空洞异常,进而提供地下空洞基础资料。     

基于地震属性体的三维探地雷达快速解译技术

利用三维地震数据属性提取与分析的方法,对三维探地雷达数据进行属性分析、快速解译。研究表明,空洞、脱空、疏松体、富水体等城市病害体在三维探地雷达数据体的水平切片及垂直剖面上均存在明显的差异。以厦门市环岛路地下管线探测为例,进行三维探地雷达数据属性分析,通过对比,发现管线在振幅体、方差体、构造体等属性切片上都存在明显异常,其中方差体切片对管线的反映更为清晰,表明在以管线为目标的探测中三维探地雷达三维数据体的方差属性更为敏感。     

地质雷达在排水管道周边地下病害体探测中的应用

结合城市排水管道探测实例,依据地质雷达工作原理,通过试验确定了探测排水管道的施工参数;与地震资料对比,地质雷达对已知地下空洞与土质疏松体的探测结果验证了方法与参数选择的有效性;例举了桥梁、信号塔、井盖、广告牌、地下线缆等干扰物在地质雷达剖面上的典型特征,并对管道周边土体不密实、水集中渗流形成的地下病害体进行了解释;根据工作经验,就地质雷达法地下病害体探测程序提出了改进建议。     

三维探地雷达在探测城市地下病害中的应用研究

近年来,在北京、大连等大型城市道路塌陷事件频繁发生,因此探测城市道路病害等浅层地质问题意义重大。三维探地雷达技术已被广泛应用于城市道路与管网检测,通过对地质雷达外业数据采集以及内业数据处理、图谱识别解释等技术的研究,列举了城市病害如空洞、脱空、疏松、富水及病害组合等在地质雷达剖面图上的识别特征,并以福建某市环岛道路下空洞检测为例,介绍了施工方法,数据处理及解释结果。     

西藏南路越江隧道近距离穿越M8号线地铁沉降分析

西藏南路越江隧道施工须穿越运营中的M8地铁下行线下方,对地铁隧道上方的土体产生扰动,从而造成地铁隧道的变形。施工中建立了越江隧道顶管穿越地铁隧道的三维数值计算模型,通过现场监测地铁隧道的沉降变形,并对其进行对比分析,得出盾构穿越过程中地铁隧道的变形规律,为今后此类工程提供了借鉴。     

探地雷达在城市地铁沿线空洞探测中的技术方法

地下空洞探测是地铁施工中的重要检测内容之一,探地雷达具有在城市道路上快速检测的特点而被广泛应用。以北京某地铁沿线的空洞探测为例,着重讨论地下空洞的赋存空间、探地雷达探测空洞的技术方法和常见异常的特征等问题,分析了城市环境中探地雷达剖面上的常见异常,为开展该项工作提供一定的借鉴。     

盾构近距离穿越施工的工作面土压力研究

盾构近距离穿越已建地下构筑物位移场的影响因素及其敏感性与常规施工有较大的不同。结合上海地铁四号线隧道超近距离穿越运营地铁隧道的工程实例发现当盾构接近上方近距离（净距为1.05 m）地铁隧道时地层土压力发生较大变化,相应的盾构土舱管理压力需作相应调整。根据隧道受荷机理及弹性力学原理,找到了这一问题的理论依据,便推导了相关理论公式,并在实际工程中设计了盾构土仓管理压力分步台阶控制方案,对盾构控制起到了很好的指导作用,成功地将地铁位移控制在5 mm之内。土压力实测结果与理论推算的数值大小及分布相当接近,说明所采用的理论方法是正确可靠的,在盾构超近距离穿越施工中具有重要指导意义。     

深圳地铁隧道区间盾构施工与配套机械配置分析

通过对深圳地铁五号线5304标民~五隧道区间盾构施工方法与机械配置分析,总结了实现地铁隧道盾构区间快速施工盾构配套设备选型,为类似城市地铁工程施工积累经验。     

西安地铁隧道穿越地裂缝带的计算模型探讨

通过对西安地铁隧道穿越地裂缝带的大型物理模型试验成果的分析,提出在地裂缝活动时,穿越地裂缝带的地铁隧道有以下两个方面的变化特征：一是作用于隧道的荷载发生改变;二是在隧道底部产生脱空现象。这种脱空现象无论在整体式隧道还是盾构隧道中都会出现。造成隧道在界面上与土体脱空的原因是隧道和周围地层的变形不协调。脱空区域的大小对地铁隧道的变形与内力计算会产生明显影响。在对隧道变形特征分析的基础上,总结得出了西安地铁穿越地裂缝带隧道变形的4种计算模型：对于整体式长隧道,可以采用一端固定而另一端简支,或一端固定而另一端定向支承的计算模型;对于整体式短隧道,可以采用外伸梁模型;对于盾构隧道,可以采用一端固定而另一端定向支承的计算模型。最后,对脱空条件下隧道数值分析的建模问题进行了讨论。算例分析表明：在数值计算中,对于隧道与土体接触面的界面处理非常关键,否则将造成计算结果的重大误差。     

盾构隧道施工对已有道路和地铁变形影响性评估

以成都市川大华西校区过街隧道盾构施工为项目依托,对过街隧道上方地表及下方地铁隧道变形情况进行现场监测,并结合有限元数值分析对过街隧道的盾构施工过程进行三维数值模拟,结合现场实测结果进行对比分析和影响评估。     

水泥混凝土路面脱空的探地雷达图像特征分析

脱空是水泥混凝土路面的常见病害,也是行车安全的主要隐患。探地雷达法通过观测分析高频电磁波反射信号特征来研究探测目标体的性质与规模,可以快速、有效地确定路面脱空的位置与充填情况。GprMax2D模拟结果、雷达实测资料和开挖验证情况的综合分析成果表明,充泥和充气空洞的雷达图像十分相似,特征明显,在空洞正上方都会出现一组非常明显的强反射信号,同相轴呈弧型,由于介电常数的明显差异,使得空洞充泥时反射波与直达波相位相反,而充气时反射波与直达波相位相同;不密实区域同相轴错断,显示出多条不规则弧形曲线。      

综合物探方法在城市病害体探测及形成机理研究中的应用

我国每年发生近千起城市道路坍塌事故,且逐年增加,造成极大的安全隐患。地面坍塌防治工作已迫在眉睫,并具有长期性,复杂性和艰巨性。其中由于各种原因破坏地下含水层天然状态,造成路基下方水土流失,是造成道路地下空洞形成的主要因素之一。利用微动、地质雷达组合方式能有效的由浅到深探明道路地下病害体的规模,有效的排除了既有隐患。通过物探成果分析结合地质资料进行综合研究,能有效查明地下病害体形成机理,为道路塌陷隐患的提前预防和治理提供物探依据,从而保护人民的人身和财产安全。     

微倾斜场地中地铁地下结构周围地基液化与变形特性振动台模型试验研究

强震中场地砂土液化产生的土层侧移对地面建筑结构和地下生命线工程造成了严重的破坏。可以预见,微倾斜液化场地的土层侧移也将对地铁地下结构的地震安全造成严重的威胁。鉴于此,本文开展了微倾斜(倾角为6°)可液化场地中两层三跨地铁地下车站结构与区间隧道连接部位地震反应的大型振动台模型试验研究,结果表明:微倾斜可液化场地中地铁车站结构两侧地基出现了明显的非对称液化分布特征,坡体下方水平土层比上方水平土层更易液化;因坡体内土体液化沿坡向下流滑引起了下方水平土层发生了明显的地面抬升,总体上坡体段内的地面侧移量最大,下方水平土层地面侧移量次之,坡体上方水平土层地面侧移量最小。同时,在试验过程中也发现隧道和车站结构之间发生了明显的差异上浮,可能会造成连接部位附近结构的应力集中或加重该部位的地震破坏。     

微倾斜场地中地铁地下结构周围地基液化与变形特性振动台模型试验研究

强震中场地砂土液化产生的土层侧移对地面建筑结构和地下生命线工程造成了严重的破坏。可以预见,微倾斜液化场地的土层侧移也将对地铁地下结构的地震安全造成严重的威胁。鉴于此,本文开展了微倾斜(倾角为6°)可液化场地中两层三跨地铁地下车站结构与区间隧道连接部位地震反应的大型振动台模型试验研究,结果表明:微倾斜可液化场地中地铁车站结构两侧地基出现了明显的非对称液化分布特征,坡体下方水平土层比上方水平土层更易液化;因坡体内土体液化沿坡向下流滑引起了下方水平土层发生了明显的地面抬升,总体上坡体段内的地面侧移量最大,下方水平土层地面侧移量次之,坡体上方水平土层地面侧移量最小。同时,在试验过程中也发现隧道和车站结构之间发生了明显的差异上浮,可能会造成连接部位附近结构的应力集中或加重该部位的地震破坏。     

南京地铁区间盾构隧道"下穿"玄武湖公路隧道施工的关键技术研究

针对南京地铁区间盾构隧道“下穿”玄武湖公路隧道的超近接施工力学行为,进行了三维有限元数值模拟研究。研究结果表明,对于玄武湖隧道这种“卸荷”型地下建筑物,在其下方修筑盾构隧道时不宜采用“加大推进力-快速通过”盾构施工模式。相反地,在距玄武湖隧道不低于6m处,为盾构机推进力量值切换点,应降低推进力-放慢掘进速度,并对玄武湖隧道底板进行监测,以保证超近接结构物的安全。     

城市道路地下病害体安全预警系统建设方案

随着我国城市地下空间开发利用强度的不断加大,在地铁、管廊、隧道等地下建设中将会对周边岩土产生扰动,造成给排水管道渗漏、城市路面凹陷、坍塌等事故,严重影响城市安全,对此提出了构建城市道路地下病害体安全预警系统:整合城市基础地理框架数据、三维模型数据、探地雷达数据等数据资源,应用计算机网络技术、地理信息系统技术、二三维一体化技术、虚拟现实技术,构建道路地下病害体预警与防治体系。系统通过对病害风险等级、事故易发路段、多期雷达数据对比、缺陷管线、空间关联等相关分析,为应急处置提供技术支持,以提高对城市道路地下安全预警与防治能力。     

盾构近距离穿越已建隧道的施工影响分析

随着城市地铁的持续建设,近接既有地下建筑进行施工的工程大量涌现。由于受地质条件和施工工艺的限制,盾构推进难免会对邻近建(构)筑物产生扰动,由此引发一系列的环境病害。针对过黄浦江行人观光隧道从上部穿越刚刚建成的上海地铁2号线越江区间隧道,建立了三维有限元计算模型,研究了由于盾构推进而引起的地层扰动变形的规律性,并对已建隧道产生的施工影响进行了分析,并给出了相关的结论。     

微倾斜场地中地铁地下结构周围地基液化与变形特性振动台模型试验研究

强震中场地砂土液化产生的土层侧移对地面建筑结构和地下生命线工程造成了严重的破坏。可以预见,微倾斜液化场地的土层侧移也将对地铁地下结构的地震安全造成严重的威胁。鉴于此,开展了微倾斜（倾角为6o）可液化场地中两层三跨地铁地下车站结构与区间隧道连接部位地震反应的大型振动台模型试验研究。结果表明：微倾斜可液化场地中地铁车站结构两侧地基出现了明显的非对称液化分布特征,坡体下方水平土层比上方水平土层更易液化;因坡体内土体液化沿坡向下流滑引起了下方水平土层发生了明显的地面抬升,总体上坡体段内的地面侧移量最大,下方水平土层地面侧移量次之,坡体上方水平土层地面侧移量最小。同时,在试验过程中也发现,隧道和车站结构之间发生了明显的差异上浮,可能会造成连接部位附近结构的应力集中或加重该部位的地震破坏。