地下空间工程开挖引起地面塌陷损害的力学机制与控制

大规模的地下工程活动不同程度地改变和重塑城市地质环境和岩土环境，造成岩土环境损伤和诱发各种地质灾害，为减少由此而造成的巨大经济损失和人身伤亡，本项目拟采用理论研究、现场勘测、室内试验、数值模拟为一体的研究方法，在以往对地下工程建设引起地面塌陷灾害研究的基础上，针对地下空间上覆的岩质、土质、岩土质三类覆盖层，研究揭示地下工程开挖引起的塌陷损害机理，探求地面塌陷对地下结构工程、地面房屋建筑、地面交通工程的损害作用及连锁灾害效应，基于协同学原理研究建立开挖引起周边环境损伤的非线性动力学过程，并改进地面塌陷的预计方法，针对不同类型上覆岩土层，研究建立地下工程开挖引起的地面塌陷预计公式，并研发地下工程开挖安全预测分析系统，建立确保施工本身及周边环境安全的上覆岩土层变形控制标准，进而提出减少地面塌陷连锁灾害效应的控制措施，为地下工程建设与岩土环境相协调提供理论和技术支持，促进地层沉陷领域研究。

研究地下空间工程开挖引起塌陷损害机理及切实可行的防治和控制措施，有利于保护地下空间周围环境的安全以及人类生命及财产安全，具有重要的科学价值。本项目针对具有岩质地质条件的城市地下工程建设引起地面塌陷损害的问题，采用现场监测、相似材料模拟实验和数值模拟相结合的方法，揭示了地下空间挖引起上覆岩层、地面建筑、地下管线的沉降、应力分布及变形的基本规律，改进了地下空间开挖引起地面塌陷的预计方法，建立了确保施工本身及周边环境安全的上覆岩层变形控制标准，研发了地下工程开挖安全预测分析系统，实现了地下空间开挖地表沉降的准确预测，并对地面建筑物安全进行评价，为地下工程建设与岩土环境相协调提供理论和技术支持。