地下工程沉降监测与预测模型研究与应用

地下工程沉降监测与预测模型研究与应用

地下工程沉降监测与预测模型的研究与应用

综述

地下工程沉降是由于地下开挖或地下水开采等活动引起的地表下陷现象。地下工程沉降不仅会对地下工程的安全和稳定性造成影响，还可能导致地表建筑物的破坏。因此，对地下工程沉降进行监测和预测具有重要意义。本文将介绍地下工程沉降监测与预测模型的研究与应用。

1.地下工程沉降监测技术

地下工程沉降监测技术主要包括测地水准法、全站仪法、GNSS(Global Navigation Satellite System)定位技术、遥感技术

和地下水位监测等。测地水准法是通过测量水准点的高程变化来监测地面沉降。全站仪法是通过测量不同时间地面上任意点的坐标变化来监测地面沉降。GNSS定位技术是通过卫星信号

测量来获取地面位移信息，精度较高。遥感技术利用航空或卫星遥感图像来监测地面沉降，具有较广的应用范围。地下水位监测是通过监测地下水位的变化来推测地下水开采对地面沉降的影响。

2.地下工程沉降预测模型

地下工程沉降预测模型可以分为经验模型和数值模型两种类型。

（1）经验模型

经验模型是基于历史沉降数据建立的模型，具有简单快速的优点。常用的经验模型有贝尔维兹公式、迪利兹公式和孟凡贝尔公式等。这些经验模型建立在地下工程施工后的地面沉降数据上，适用于相似地质条件的地区。但是，经验模型忽视了地下条件的差异性，易受到人工因素的影响，预测精度有限。

（2）数值模型

数值模型是基于数值计算方法建立的模型，通过模拟地下工程开挖过程和界面滑移来进行沉降预测。数值模型可以分为有限元模型和边界元模型。有限元模型是将地下工程土体划分为离散的有限元单元，通过求解应变位移方程来计算地表沉降。边界元模型是将地下工程土体划分为离散的边界元单元，通过求解边界元位移方程来计算地表沉降。数值模型适用于复杂地质条件和复杂工程结构的地区，但需要大量的输入参数和较长的计算时间。

3.地下工程沉降监测与预测模型的应用

地下工程沉降监测与预测模型在地下工程建设和地表建筑物保护中具有重要的应用价值。

（1）地下工程建设

地下工程沉降监测与预测模型可以在施工过程中及时发现和评估地下工程的沉降情况，采取相应的措施进行调整和修复，确

保地下工程的安全和稳定性。同时，监测和预测模型还可以用于优化地下工程的设计和施工方案，减少地面沉降的影响。

（2）地表建筑物保护

地下工程沉降对于地表建筑物的稳定性和结构安全造成潜在威胁。通过沉降监测与预测模型可以及时掌握地下工程对地表建筑物的影响程度，并采取相应的加固和修复措施，保护地表建筑物的安全。

结论

地下工程沉降监测与预测模型是地下工程建设和地表建筑物保护的重要技术手段。选择适当的监测技术和预测模型对于地下工程的安全和稳定性具有重要意义。随着技术的不断进步和研究的深入，地下工程沉降监测与预测模型的应用将会更加广泛和精确。地下工程沉降是指由于地下开挖、地下水开采、地铁施工等活动引起的地表下陷现象。地下工程沉降不仅对地下工程本身的安全和稳定性造成影响，还可能对地表建筑物和城市基础设施造成严重损害。因此，对地下工程沉降进行监测与预测具有重要意义。

地下工程沉降监测技术主要包括测地水准法、全站仪法、GNSS定位技术、遥感技术和地下水位监测等。测地水准法是通过测量水准点的高程变化来监测地面沉降。全站仪法是通过测量不同时间地面上任意点的坐标变化来监测地面沉降。GNSS定位技术是通过卫星信号测量来获取地面位移信息，精

度较高。遥感技术利用航空或卫星遥感图像来监测地面沉降，具有较广的应用范围。地下水位监测是通过监测地下水位的变化来推测地下水开采对地面沉降的影响。

地下工程沉降预测模型可以分为经验模型和数值模型两种类型。经验模型是基于历史沉降数据建立的模型，具有简单快速的优点。常用的经验模型有贝尔维兹公式、迪利兹公式和孟凡贝尔公式等。这些经验模型建立在地下工程施工后的地面沉降数据上，适用于相似地质条件的地区。但是，经验模型忽视了地下条件的差异性，易受到人工因素的影响，预测精度有限。

数值模型是基于数值计算方法建立的模型，通过模拟地下工程开挖过程和界面滑移来进行沉降预测。数值模型可以分为有限元模型和边界元模型。有限元模型是将地下工程土体划分为离散的有限元单元，通过求解应变位移方程来计算地表沉降。边界元模型是将地下工程土体划分为离散的边界元单元，通过求解边界元位移方程来计算地表沉降。数值模型适用于复杂地质条件和复杂工程结构的地区，但需要大量的输入参数和较长的计算时间。

地下工程沉降监测与预测模型在地下工程建设和地表建筑物保护中具有重要的应用价值。

在地下工程建设中，地下工程沉降监测与预测模型可以在施工过程中及时发现和评估地下工程的沉降情况，采取相应的措施进行调整和修复，确保地下工程的安全和稳定性。同时，监测和预测模型还可以用于优化地下工程的设计和施工方案，减少

地面沉降的影响。例如，在地铁施工中，可以通过监测和预测模型来评估开挖对地表建筑物的影响，并采取相应的支护措施，确保地表建筑物的安全。

在地表建筑物保护中，地下工程沉降对于地表建筑物的稳定性和结构安全造成潜在威胁。通过沉降监测与预测模型可以及时掌握地下工程对地表建筑物的影响程度，并采取相应的加固和修复措施，保护地表建筑物的安全。例如，在城市建设中，地下工程沉降可能对周边的房屋和道路产生影响，通过监测和预测模型可以及时发现并采取相应的维修措施，保证周边建筑物的安全。

然而，地下工程沉降监测与预测模型仍然存在一些挑战和问题。首先，地下工程沉降受到地质条件、开挖方式和土体材料等多种因素的影响，不同条件下的沉降行为可能存在差异，需要针对具体情况选择合适的监测技术和预测模型。其次，地下工程施工过程中可能存在不确定因素，如工程施工质量、环境变化等，这些因素对沉降行为的影响需要进行全面考虑。此外，预测模型需要准确获取和输入大量的地质参数和监测数据，这对于一些地质条件复杂或数据有限的地区来说可能存在困难。

综上所述，地下工程沉降监测与预测模型是地下工程建设和地表建筑物保护的重要技术手段。选择适当的监测技术和预测模型对于地下工程的安全和稳定性具有重要意义。随着技术的不断进步和研究的深入，地下工程沉降监测与预测模型的应用将会更加广泛和精确。