城市地下工程施工与地下水渗流引起地面沉降的分析及预测

针对多见土体的城市特定地质环境，以及地面沉降要求严格的特点，深入分析了城市地下工程施工与地下水渗流引起地面沉降的机理，认为地下工程的开挖扰动、人工井点降水及地下水向坑道涌水是三个主要因素，并给出了各因素引起地面沉降的相应预测方法。     

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对城市的道路交通运行状况进行全面分析评估并实时监控、预测,可以有效地消除交通隐患,增强城市交通管理部门对城市交通的管控能力.本文基于北京市典型道路交通流特性分析及已有的道路交通流预测模型,提出道路交通运行状态组合预测模型,确定了非参数回归模型作为预测模型的核心,组合使用傅立叶历史估算模型、非参数自回归模型和非参数邻域回归模型对北京市典型道路的交通运行状态进行预测.针对北京市道路交通流信息采集系统实际情况及未来预测信息图形化发布的需要,提出了道路交通流预测系统的异构数据融合方法及道路编码模型及方法.     

隧道瞬变电磁法地电参数敏感度分析

为探讨瞬变电磁法用于隧道超前预报时瞬变电磁场的特点,用ANSYS模拟了层状半空间和地下全空间瞬变电磁场的传播特性．通过改变低阻异常体的埋深、半径、电阻率及高阻围岩的电阻率,得到了瞬变电磁场探测结果对各参数的敏感程度,并对探测结果进行拟合,得到了相应的函数特性．结果表明：地下全空间瞬变涡流场的传播表现为“水波效应”,而非层状半空间的“烟圈效应”;隧道中低阻体地电参数变化将显著改变二次场的时域特性．是隧道电磁法的敏感参数：高阻围岩电导率变化对二次场时域特性的影响不大．是不敏感参数．     

列车引起环境振动预测方法与不确定性研究进展

系统总结了列车运行引起环境振动的各类预测方法及其不确定性问题, 梳理了初步预测、确认预测和精准预测3个预测等级内各种方法和模型近10年来的发展状况; 讨论了模型输入参数的随机不确定性, 包括车辆之间差异、轮轨磨耗以及预测模型中输入地层参数等带来的不确定性; 根据新的测试结果分析了车轮和钢轨磨耗状态对地铁振动源强不确定性的影响。研究结果表明: 机器学习方法和地层传递函数解析法可用于初步预测阶段; 用于确认预测的各类数值和解析模型日益完善, 预测效率日益提高, 但考虑车轮和钢轨磨耗发展的轮轨激励输入方法仍有待进一步完善, 仍需进一步发展振动传递路径清晰且可用于工程预测的建筑结构动力学模型; 精准预测需要发展混合预测方法并研究其在地下线振动预测中的应用; 目前对预测结果精准性和预测方法可靠性的研究十分欠缺, 绝大多数预测只能给出定值结果, 无法考虑轮轨磨耗、养护管理水平和振动在地层中传播的不确定性; 建议进一步开发具有远程智能离线采样功能, 并可在建筑结构上长期便捷安装的小型振动采集装置, 以便与机器学习预测方法相结合, 从而适应未来智能化预测的发展要求; 建议发展能够描述钢轨短波磨耗状态等级和车轮不圆顺等级的粗糙度谱, 构建完整养护维修周期内环境振动动态预测模型; 应发展具有可靠性及精准度要求的智能化预测方法, 并在未来实现由定值预测向概率预测发展的根本性转变。      

层状围岩隧道受力特征分析及支护参数确定

当隧道在层状围岩中通过时,根据隧道轴线方向与岩层的空间关系不同,往往引起偏压等问题,从而使支护受偏压荷载。目前《公路隧道设计规范》中建议的隧道复合式衬砌设计参数主要针对普遍地质情况,而对于层状岩体中的公路隧道支护参数没有具体规定。采用数值分析的方法,建立相应的计算模型,系统分析了不同倾角情况及隧道轴线与岩层走向不同夹角下层状岩体隧道的受力特征,提出了不对称支护参数设计理念,并初步确定了不同岩层倾角下隧道的支护参数。     

地铁车站大断面风道施工对地面建筑物的影响及控制

在城市隧道穿越工程施工前,应制定详细的建筑物安全性控制程序,其中包括建筑物安全现状评估、隧道施工对建筑物影响预测及施工过程控制、工后评估及结构状态恢复等.北京地铁5号线天坛东门站西北风道大断面风道施工需要在松散不良地质条件下穿越天坛公园＂青山居＂仿古建筑及旅游服务部等建筑,施工难度大,施工风险极高.根据建筑物安全性控制的要求,对地铁隧道施工的影响进行了数值模拟预测及对比分析,阐述地层变形模式和相应的控制措施.另外,为严格控制地面沉降及建筑物安全,在对该工程特点和控制方案系统分析的基础上,提出采用树根桩隔断墙和洞内超前注浆、掌子面注浆及控制开挖、墙基下方地层注浆加固等综合技术,有效控制了地面沉降和建筑物沉降,保证了隧道施工顺利完成.     

改进的K近邻非参数回归在短时交通流量预测中的应用

针对现有K近邻非参数回归方法的局限,为了进一步提高算法的精度和速度,做出了两方面的改进:利用相关性理论选择状态向量和采用基于聚类分析的变K近邻搜索算法.用仿真实验验证了该方法的有效性,给出了仿真试验结果.实例研究结果表明,预测效果优于传统的非参数回归方法.     

基于灰色理论的砂卵石地层盾构施工参数控制对地表沉降影响分析

为了揭示地面沉降对不同盾构施工参数的敏感性,以成都地铁17号线来凤路站—凤溪站盾构区间隧道为例,采用灰色理论对总推力、刀盘扭矩、同步注浆压力等9项控制参数的实测数据进行分析.研究结果表明:地面沉降对盾构施工参数敏感性最主要的3个因素依次为推进速度、注浆压力(注浆量)和螺旋机转速;在成都地区富水砂卵石地层中进行盾构施工时,盾构总推力控制范围为19000～41000 kN,刀盘扭矩控制范围为8000～23000 kN·m,同步注浆压力为1～3 bar;灰色理论模型能客观、准确地反映富水砂卵石地层盾构施工参数控制与地面沉降之间的关系.     

非完全信息条件下交通分布预测时间(距离)法

对于新兴城镇和快速扩张城市的交通分布预测,由于信息缺乏很难采用传统的预测方法.本文提出了非完全信息下的交通分布预测时间(距离)法,并给出了其参数标定方法,对其可靠性也进行了实证性分析,最后,探讨了该模型对时间(或距离)的敏感性问题.     

高速铁路线路空间线形的动力学评价指标体系研究

为了全面反映高速铁路线路空间线形作用下的轮轨动态相互作用特征,基于车辆-轨道耦合动力学理论,综合考虑车辆系统与轨道系统的动力响应,提出了高速铁路线路空间线形的动力学评价指标体系研究方法.针对高速铁路平纵断面参数,确定了变化敏感的动力学指标,并给出了具体的高速铁路空间线形评价指标.以高速铁路纵断面线形评价为例,详细介绍了该研究方法的应用与实施过程,在此基础上,给出了高速铁路纵断面的参数设计建议.研究结果表明:在时速为350 km高速铁路线路线形参数的设计过程中,竖曲线的设计原则是应尽可能采用较小的坡度及较大的竖曲线半径,且夹坡段长度不小于300 m.      

基于MATLAB的开采沉陷区预测分析

地下开采引起的地表沉陷使地表工程产生变形和破坏,为估计开采对地表工程造成的影响程度,需要对开采形成的地表移动和变形进行预计．应用MATLAB软件对开采沉陷区的地表移动变形进行预测分析,从预测模型生成的二维、三维图形分析了地表移动变形规律,预测结果与实测值的对比表明两者之间差值不大,说明模拟预测结果可以用于开采沉陷预测．     

极浅埋大跨度连拱隧道地表沉降模型试验研究

长城岭隧道是双向6车道大跨度连拱隧道,最大埋深为5m,下穿古齐长城遗址,为了保证地表文物不受施工扰动破坏,地表沉降控制尤为重要．通过地质力学模型试验,按照施工设计开挖和支护方式对施工过程中产生的地表沉降进行预测研究,分析了施工措施对地表沉降的影响规律,得到了地表沉降的量值和分布特征．     

地表移动信息处理系统

阐述了地表移动信息处理系统的功能,基于地表下沉、倾斜变形、曲率变形、水平移动、水平变形、矿层开采面积、下沉盆地面积以及体积等值的预报公式以及预报参数的解算公式,编制了所有计算和管理方面的应用软件。利用计算机测试技术对软件进行了全面检测,利用实测资料进行了验证,其结果表明地表移动信息处理系统满足设计要求。     

基于自适应跟踪法的沥青路面使用性能预测模型

通过对沥青路面性能衰变方程的分析,得出方程中的寿命因子和形状因子是随着路龄动态变化的结论。针对路面性能曲线对2个参数的敏感度不同,将形状因子作为主要动态参数,采用改进参数自适应跟踪法进行预测;将寿命因子作为交通轴载的函数,建立优化双参数的路面性能预测模型,并利用某高速公路的历史数据验证模型的有效性。结果表明,该模型能够克服缺少历史数据的不足,客观反映路面近期性能状况。     

复杂断面地铁隧道开挖优化及对建筑物的影响

基于FLAC3D,建立了复杂断面隧道和建筑物的三维数值模型,以沉降量和结构应力最小为优化目标, 对5种工法方案进行了优化,以确定最优工法.用最优工法开挖隧道,预测开挖引起的塑性破坏区,并提出有针 对性的预加固措施.在对塑性破坏区进行预加固的条件下,预测各开挖段地表和建筑物基础的沉降特征及最大 沉降量,对比分析地表沉降曲面与建筑物基础沉降曲面的差异,评价整个开挖过程中建筑物和隧道关键结构的 安全性.数值模拟结果与实测数据规律一致,为复杂断面地铁隧道开挖的环境控制提供了重要的技术支持.      

地下通道下穿水泥砼路面的沉降控制研究

地下通道的施工将对路面产生一定的影响,施工期间需制定相应的沉降控制标准.应用结构力学和材料力学,推导出水泥砼路面沉降控制值的解析公式,并用有限元进行验证说明了该公式的正确性和适用性.该公式对同类工程制定沉降控制值具有参考价值.     

软土地层地铁隧道施工对地下管线的影响

为减小软土地层地铁隧道施工引起的地表沉降对地下管线的影响,考虑流固耦合效应和施工效应的综合作用,根据管线允许的安全控制标准,采用FLAC3D建立的数值模型,对降水、动态降水和非降水3种施工方法进行了对比研究.结果表明,非降水施工法是控制地层固结沉降最有效的施工方法.深圳地铁1号线采用该施工方法,保证了煤气管线在施工期间安全使用.     

地表沉陷信息处理系统研究

建立了地表沉陷信息处理系统的理论模型，推导出地表下沉、倾斜变形、曲率变形、水平移动和水平变形等预报公式以及预报参数的解算公式及解释解。最后，利用观测站实测资料进行了验证，验证结果满足设计及工程要求。     

沥青路面使用性能的双参数修正预测模型

为精确预测沥青路面使用性能,根据沥青路面性能曲线标准衰变方程中形状因子与寿命因子的敏感度不同,视形状因子为主要动态参数,采用改进参数自适应跟踪法进行预测,视寿命因子为交通轴载的函数,并对其进行修正,依据修正后的双参数建立了沥青路面使用性能双参数修正预测模型。计算结果表明:沥青路面使用性能双参数修正预测值和实测值最接近,误差最小,因此,该模型预测精度高。     

条带开采引起的地表变形观测分析

地下开采引起的地层移动、地表变形是影响地表环境的主要因素,根据所选择的开采技术参数和采后的实测数据参数,运用数据之间的软件流进行数据的转换和传递,采用计算分析水平变形、下沉变形、倾斜变形、曲率变形、水平移动的变化规律,应用本计算系统,指导该矿成功的在河流及建筑物下开采,做到了准确预测预报．