Tecnología integral de prevención y control de fisuras del terreno

Los desastres geológicos causados ​​por fisuras en el suelo han traído graves daños a la construcción de ingeniería, la economía social y el desarrollo sostenible de nuestro país y otros países del mundo. Su prevención y reducción de desastres es un problema global. . Con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales, el Ministerio de Tierras y Recursos, el Servicio Geológico de China y los gobiernos locales, la Universidad de Chang'an ha emprendido más de diez proyectos de investigación científica, incluido el proyecto clave de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales "Mecanismo de formación de fisuras terrestres". y Dinámica Continental de la Cuenca Weifen". El importante proyecto de estudio de tierras y recursos "Investigación sobre el monitoreo del hundimiento del terreno y la prevención de fisuras en el área de Weifen" y el Proyecto especial de ciencia y tecnología del metro de Xi "Investigación sobre el daño de las fisuras en el terreno a la ingeniería del metro en Xi y medidas preventivas y de control" . Estos proyectos tomaron como objeto de investigación las fisuras del suelo urbano, combinados con el principal tránsito ferroviario urbano, el ferrocarril de alta velocidad y otros proyectos importantes de mi país, llevaron a cabo una investigación sistemática y en profundidad sobre los principales problemas científicos y tecnológicos clave que pueden ser causados ​​por fisuras del suelo, y avanzó en la tecnología integral de prevención y control de fisuras del suelo. Una serie de resultados de investigación originales:

1) Se propusieron métodos técnicos para prevenir y controlar desastres de fisuras del suelo en edificios (estructuras). Se proponen la distancia segura a evitar (Tabla 1), el ancho de la fortificación y el espesor seguro de la capa de suelo suprayacente para edificios con diferentes formas de cimientos en sitios de fisuras del suelo. Todos los resultados se han incorporado a las regulaciones de la industria, se han evitado una gran cantidad de desastres en construcciones de ingeniería, se ha salvado una gran cantidad de terrenos de construcción y se ha proporcionado un modelo para la reducción internacional de desastres por fisuras del suelo urbano.

Tabla 1 Distancia mínima a evitar para edificios en sitios de fisuras del terreno Unidad: metros

2) Tecnologías clave propuestas para que la ingeniería del metro se adapte a grandes deformaciones de fisuras del terreno, resolviendo con éxito el problema de Construcción de tránsito ferroviario urbano en mi país. Dificultades técnicas para prevenir y controlar fisuras terrestres en China. En vista del daño causado por las fisuras del suelo a los túneles del metro, se propusieron de manera innovadora cuatro formas de estructura de túnel que se adaptan a las fisuras del suelo, incluidas juntas de deformación segmentadas, conexiones de juntas flexibles, secciones parcialmente ampliadas y estructuras cerradas impermeables (Figuras 1 a 3). y Parámetros estructurales de fortificación. La aplicabilidad y seguridad de las medidas estructurales propuestas se han verificado mediante pruebas de modelos físicos a gran escala y simulaciones numéricas en diversas condiciones de trabajo (Figuras 4 y 5), y se han aplicado al diseño y seguridad del proyecto del metro de Xi'an.

Figura 1 Medidas estructurales para ranurado de sección de túnel

Figura 2 Diagrama esquemático de estructura impermeable

1-Estructura 2-Placa de caucho 3-Espuma rígida de poliestireno; plástico; 4 remaches garantizan una fijación confiable del caucho y el revestimiento; 5-2 ~ placa de acero de 3 mmu; 6 placas de PE de alta densidad; dispositivo de soporte y tope de agua de 8 orificios preestablecidos; /p>

Figura 3 Prueba de modelo a gran escala de túnel ranurado segmentado

Figura 4 Prueba de modelo físico a gran escala

Figura 5 Simulación numérica de elementos finitos bajo diferentes condiciones de trabajo

3) Propuestas de tecnologías de control y prevención de fisuras terrestres para proyectos de ferrocarriles de alta velocidad, carreteras y tuberías subterráneas. A través de pruebas de modelos físicos a gran escala y análisis de simulación numérica (Figura 6 a Figura 9), se encontró que los modos de falla de la calzada son flexión, torsión y corte; los modos de falla de los puentes son viga de caída, dislocación y corte por torsión rígida; modos de falla; los modos de falla de tuberías subterráneas son. Los modos de falla incluyen el modo de falla de viga en voladizo con extremos hacia arriba y el modo de falla de viga de cimentación elástica con flexión inversa. Se proponen soluciones de diseño resistentes a las grietas para carreteras, puentes y tuberías subterráneas.

Figura 6 Deformación de la subrasante causada por grietas del terreno y sus medidas de tratamiento

Figura 7 Simulación de deformación del puente causada por grietas del terreno

Figura 8 Grietas del terreno y modelo de tubería prueba

Figura 9 Vista en planta de la intersección de la red de tuberías subterráneas de Xian y las fisuras del terreno.

4) Se ha formado una tecnología integral de reducción de desastres para fisuras del suelo urbano. Entre ellos, el plan optimizado de explotación de aguas subterráneas ha ralentizado efectivamente la actividad de las fisuras subterráneas en cuencas interiores en áreas de loess de mi país y ha logrado el desarrollo y la utilización racionales de las aguas subterráneas basándose en la prevención y el control de las fisuras subterráneas (Figuras 10 a 13).

Figura 10 Modelo de control de desastres por fisuras terrestres en el área de Xian

Figura 11 Simulación de filtración tridimensional acoplada agua-suelo en el área de Xian

Figura 12 Restricción de extracción de agua subterránea plan después de la implementación Curva de desaceleración de la tasa de actividad de la fractura.

Figura 13 La recarga de agua subterránea restablece la inclinada Pagoda del Gran Ganso Salvaje.

Figura 14 Sistema de gestión de información sobre fisuras y hundimientos del terreno en el área de Xi

5) Se estableció un sistema de gestión de información de alerta temprana de desastres sobre fisuras y hundimientos del terreno en Xi'an (Figura 14) . Proporciona servicios de información y base para la toma de decisiones para la planificación de la construcción urbana y la prevención y el control de desastres por fisuras terrestres en Xi'an, y también proporciona demostración técnica para la gestión de información de alerta temprana de desastres por fisuras terrestres en otras ciudades del país.

Este resultado no solo cubre las últimas teorías y métodos en el campo de la investigación de fisuras terrestres y hundimientos de tierras en el país y en el extranjero, sino que también absorbe la ciencia de la geología moderna, la ingeniería geológica, la ingeniería geotécnica, la geofísica y la geología remota. En los últimos años se han propuesto nuevos métodos y nuevas tecnologías en otros campos, y se han propuesto una serie de nuevas teorías y métodos para la prevención y el control de fisuras del suelo y desastres por hundimiento del terreno (Figura 15).

Figura 15 Desarrollo de instrumentos y equipos

II. Ámbito de aplicación y ejemplos de aplicación

Los resultados del proyecto se utilizan ampliamente en el estudio y evaluación de desastres geológicos nacionales. proyectos de monitoreo y alerta temprana de desastres, y proyectos de prevención y control urbanos. Se ha utilizado ampliamente en la reducción de desastres y en proyectos importantes como ferrocarriles de alta velocidad, carreteras, oleoductos de larga distancia y redes de oleoductos urbanos. demostración de tecnología de reducción de desastres por fisuras y llevó la investigación de fisuras terrestres de mi país a la vanguardia internacional.

1. Aplicación en la prevención y alerta temprana de desastres geológicos nacionales

Este resultado se ha aplicado en Beijing, Harbin, Hebei, Shanxi, Shaanxi, Shanghai, Suzhou, Wuxi, Changzhou y otros. lugares La investigación, detección, monitoreo y prevención de fisuras y hundimientos del terreno han guiado efectivamente el monitoreo y prevención de fisuras y hundimientos del terreno en estas áreas y han mejorado el nivel técnico de la industria.

2.Aplicación en la construcción de metro urbano.

Los resultados se han utilizado en el diseño y construcción de las Líneas 1 ~ 3 del Metro Xi, brindando soporte técnico para la operación segura de la Línea 2 del Metro, y continuarán brindando aportes importantes para la construcción del resto. 12 líneas de metro en Xi Soporte técnico.

3.Aplicación en la construcción de vías de alta velocidad y carreteras.

Este resultado se ha aplicado en el estudio y diseño de muchas autopistas en Shaanxi y Xi'an, así como en la Línea Dedicada para Pasajeros de Daxi y otros ferrocarriles de alta velocidad, proporcionando un importante apoyo técnico para la selección de rutas. y diseño de estas autopistas y vías férreas, lo que garantiza la operación segura de proyectos de carreteras que atraviesan fisuras del terreno.

4. Aplicación en proyectos de trasvase de agua a gran escala

Este resultado se ha aplicado en la investigación, diseño y construcción del Proyecto de Trasvase de Agua Xi'an Heihe, resolviendo el problema del terreno. Reducción de desastres en redes de tuberías de distribución de agua Las dificultades técnicas proporcionan garantía técnica para la seguridad del agua en Xi'an.

5. Aplicación en proyectos de oleoductos de larga distancia

Este resultado ha sido aplicado al Oleoducto Jingxian y al Gasoducto Oeste-Este por Changqing Technology Engineering Co., Ltd. ( Instituto de Diseño) Durante el estudio y diseño se resolvió con éxito el problema de la reducción de desastres causados ​​por fisuras en el suelo en oleoductos (gasoductos).

6. Aplicación en la construcción urbana

Este resultado se ha aplicado a la prevención de fisuras del suelo y la reducción de desastres en Xi'an, Beijing, Dazhou y otras ciudades, ahorrando terreno de construcción y reduciendo la ingeniería. desastres Ha producido enormes beneficios económicos potenciales y ha sido identificado como una demostración internacional de tecnología de reducción de desastres por fisuras del suelo urbano por la Asociación Internacional de Ingeniería Geológica.

En la actualidad, este logro se ha utilizado ampliamente en la enseñanza, la investigación científica y la práctica productiva en mi país, y tiene importantes beneficios sociales y económicos. Este logro resolvió con éxito una serie de problemas técnicos importantes en la prevención y el control de fisuras en el suelo en los túneles del metro de Xi'an. Se aplicó al proyecto del oleoducto de desviación de agua Xi'an Heihe para ahorrar una inversión de 654,38+500 millones de yuanes. aplicado a la construcción de infraestructura del campo petrolífero de Changqing para ahorrar una inversión de 654,38+0,8 mil millones de yuanes. Dado que las fisuras del suelo y los desastres por hundimiento del suelo son graves en mi país, este resultado seguirá desempeñando un papel importante en la prevención, el control y el seguimiento de las fisuras del suelo y los desastres por hundimiento del suelo en mi país, y tiene perspectivas de aplicación muy amplias.

En tercer lugar, promover la transformación de los métodos

1) Los resultados han sido presentados en el Tercer Congreso Académico Nacional de Ingeniería Geotécnica, el Congreso Nacional de Ingeniería Geología de 2009 a 2011 y el Tercer Se llevaron a cabo intercambios nacionales en el Seminario sobre Prevención de Subsidencias de Tierras y Prevención y Control de Peligros Geológicos en el Oeste de China y en el Quinto Seminario Internacional sobre Mitigación de Peligros Geológicos en la Región del Mar de Japón (Figura 16), que ha sido ampliamente reconocido por los gobiernos nacionales y pares extranjeros.

Figura 16 Intercambios académicos nacionales y extranjeros

2) El proyecto ha capacitado a 67 médicos y maestros, y ha capacitado a más de 350 técnicos en monitoreo y prevención de desastres geológicos, formando una base para la fisura del suelo. Prevención y control en mi país. La principal base para la formación del talento.

3) El proyecto ganó un total de 1 Premio Nacional de Progreso en Ciencia y Tecnología de segunda clase, 3 premios de ciencia y tecnología provinciales y ministeriales de primera clase y publicó 247 artículos en revistas principales, incluidos 41 artículos incluidos. en SCI y 102 artículos incluidos en EI, publicó 3 monografías académicas, obtuvo 8 patentes nacionales y 3 derechos de autor de software. Ha tenido un gran impacto académico en el país y en el extranjero y ha elevado la investigación de fisuras terrestres de mi país al nivel internacional.

Unidad de soporte técnico: Universidad de Chang'an

Persona de contacto: Yang Hongbin

Dirección postal: Departamento de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Chang'an, sección media de Segunda carretera de circunvalación sur, ciudad de Xi'an.

Código postal: 710054

Teléfono: 029-82334276

Correo electrónico: yhb1997@chd.edu.cn