城市地下病害体风险评估技术研究

发布时间：2020-03-26 01:56

【摘要】：在我国城市化建设快速发展的背景下,由于人类的工程活动以及自然环境因素的影响,导致城市地下病害体越来越多,如果任由其发展,必然引起路面塌陷,给人们的生命财产造成很大的损失,严重影响着人们的交通出行。为了避免或减少由地下病害体引起的路面塌陷所造成的危害,建立一种科学、合理、有效的城市地下病害体风险评估体系尤为重要。本文以城市地下病害体为研究对象,主要研究内容和成果如下:(1)将城市地下病害体划分为四类,即脱空、空洞、疏松体和富水体。将城市地下病害体风险发生可能性等级和风险后果等级分别划分为五级,依据风险矩阵法将城市地下病害体风险等级划分为五级。(2)采用指标体系法建立城市地下病害体风险发生可能性评价指标体系,依据层次分析法计算各个评价指标的权重,各指标的权重计算结果如下:地下病害体规模0.122,该指标中,地下病害体面积0.667,地下病害体高度0.333;邻近设施0.558,该指标中,道路、地下管线、地下构筑物(非管线)和地面设施均为0.250,在道路指标中,覆跨比0.800,道路现状0.200,在地下管线指标中,病害体与管线的相对位置0.570,管线脆弱性0.333,服役年限0.097;环境因素0.320,该指标中,岩土体条件0.364,施工干扰0.364,地表荷载0.182,水环境条件0.090。采用同样的方法建立城市地下病害体风险后果评价指标体系并计算各个评价指标的权重,各指标的权重计算结果如下:地下病害体范围0.389,建(构)筑物分布0.293,人员密集程度0.152,财产密度0.083,社会影响0.083。(3)采用0~100赋值对城市地下病害体风险发生可能性评价指标和风险后果评价指标进行量化处理。采用0~100赋值对城市地下病害体风险发生可能性等级和风险后果等级进行量化分级。风险发生可能性等级:0~30为A级,30~50为B级,50~70为C级,70~90为D级,90~100为E级;风险后果等级:0~20为1级,20~40为2级,40~60为3级,60~80为4级,80~100为5级。根据各个评价指标的权重计算结果及其量化标准,采用有序加权法计算总的量化分值,对照地下病害体风险发生可能性等级和风险后果等级量化标准,对其进行评价。根据风险发生可能性等级和风险后果等级评价结果,采用风险矩阵法确定地下病害体风险等级,建立地下病害体风险评估模型。(4)利用有限元软件ABAQUS建立九个不同的数值模型,依据数值模拟的结果,采用灰色关联法分析典型评价指标的灵敏度。通过分析,所选取的各个评价指标的灵敏度依次为:地下空洞覆跨比土体内摩擦角地表荷载土体黏聚力土体弹性模量地下空洞高度地下空洞跨径,灵敏度分析结果与权重计算结果一致,表明由层次分析法计算得出的各个评价指标的权重合理、可信。(5)选取甘肃省兰州市五个典型的地下空洞工程实例,依据本文建立的风险评估模型对其进行风险评估。通过评估分析,所选取的五个地下空洞工程实例风险等级均为Ⅴ级。评估结果与现场实际情况一致,证明本文建立的城市地下病害体风险评估模型科学、合理、有效。
【图文】：

郑州,道路

-4]。塌陷指的是地表岩、土体在自然或人为因素的共同作用面形成具有一定规模的塌陷坑（洞）的一种地质现象[5]。城市一种，塌陷的区域可能是大面积的，同时也有可能是城市路能是随机的塌陷区域，这种塌陷区域在规模上表现为面积相浅，但是发生的频率相对较高。城市道路发生塌陷，会严重致交通瘫痪、地下管线断裂等，更严重的会导致车毁人亡，产生很大的威胁。2014 年 4 月至 12 月，，郑州市中原路与西三的时间里就发生了 18 次的道路塌陷事故，现场如图 1 1 所示陕西省西安市北三环北辰立交以西 500 米路南，道路中央突域较大，超过 10m2，深度 7～8m，一辆正在行驶的水泥罐坑，现场如图 1 2 所示[7]。病害体引发的路面塌陷问题在各个城市时有发生，诱发塌陷、水文作用、工程扰动、环境干扰、岩溶塌陷和采空区等，可

西安,道路

图 1 2 西安道路塌陷[7]Fig1 2 Road collapse in Xi'an[7]因素两大主因。城市道路如果建在岩溶塌陷区，会导致岩溶发生塌陷，我国岩溶塌陷分布范围很广，主要分布在桂、黔8-9]，据统计，截止到 1999 年 1 月，桂林市西城区共发生 31地区的塌陷密度达到了 7.59 个/km2[10]。采空区塌陷：大面无法正常使用，同时对当地的交通运输系统也有一定的影响范围的岩层冒落带塌陷，并在裂隙带与弯曲带的累积变形的生沉降而形成沉降盆，对公路的路基、路面、天然地基以及定产生潜在的危险[2]。土体特征：土体本身的特征是土洞产生中常常发育有空洞，砂土和碎石土中则很少有空洞产生；当渗流力的作用下，土体中的颗粒不断被冲蚀，随着时间的推具有一定规模的空洞，在土体的黏聚力和自身强度的共同作土洞呈暂时的稳定状态[11]。水文地质作用：在影响城市道路
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU94

【参考文献】