首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 建筑工程论文 > 建筑施工论文 > 喀斯特地貌区建筑固废填方市政广场变形监测

喀斯特地貌区建筑固废填方市政广场变形监测

2023-11-21 65 上传者：管理员

摘要：为应对建筑固废污染及天然砂石等建筑材料短缺和建筑全过程能耗量滞后绿色建筑方针，同时喀斯特石漠化山区城市填方广场建设工程可消耗大量建筑固废助力双碳目标。基于此，实施了以山区城市填方市政广场为背景及载体进行建筑固废资源化再开发利用再建设。鉴于主要以地形地貌与地层岩性，建筑固废覆填混合料特性为表现的新复杂环境工况，重点对建筑固废覆填挖填方广场地表沉降，变形滑坡及支挡结构进行了变形自动监测和结果分析，得出的一系列结论和经验可为将来类似工程建设提供参考。

关键词：
变形监测
喀斯特地貌区
填方广场
建筑固废
累计位移
加入收藏

在地处多雨南方喀斯特地貌山体上“搬山填山”修建市政广场，可以减轻城市用地压力，又可消耗大量建筑固废，缓解天然砂石短缺降低建筑能耗。但是，该市政固废填方广场变形—滑坡会直接影响人们休闲娱乐体验，甚至威胁着该地居民及游客人身安全和公路车辆、建（构）筑物等财产安全。因此，需要建设前的超前精准设计，同时后期的稳定运行，及时加固维护、暂时关闭使用（如雨季）、甚至放弃使用，须要对挖填方广场地表沉降，变形滑坡体及支挡结构进行变形自动监测及时预警。

1、填方广场新复杂环境工况

高填方建设工程监测是现代建筑工程中面临较为困难的工作之一，尤其本文所研新建填方市政广场地域属构造剥蚀喀斯特地貌谷地，受构造及岩性影响大，且填方料为大宗具有显著非均质性、非连续特征的建筑固废。新建填方市政广场场域基岩地层为石灰岩、泥页岩,山麓上覆为碎石土及非均布粉质黏土松散坡残积物。填筑建筑固废材料典型成份类型及质量分布比例，统计结果见图1，建筑固废料颗分曲线见图2。

图1填方固废典型成份质量分布比例

图2建筑固废料颗分曲线

2、固废填方广场工程变形监测

对于地面形变监测，有水准复测、GNSS监测网和In SAR监测等技术和手段[1,2,3]。GNSS监测网以点监测为主，本文利用GNSS网在工程建设中后期及工后第一年对填方域连续观测，实现对填方广场区域地面和支挡结构变形场进行监测，定量监测区域地面稳定性变化并确定区域地面稳定性变化权重,分析预测滑坡塌方可能性而实现超前精准预警。

2.1变形监测区概况

西南地区某建筑固废填方市政广场工程填方体界面滑坡—沉降变形场，地貌上位于低起伏喀斯特山麓，工程变形监测区为谷地填方广场区域地面和支挡结构。填方广场长约350 m，宽约250 m,高约20 m，山麓上覆为碎石土及非均布粉质黏土为主，下伏岩为石灰岩、页岩，山麓坡度约35°(见图3)。变形体的监测—控制结构面是土岩界面，根据工程地质理论及工程经验定性为推移式滑坡，且地处多雨南方，地质灾害易受暴雨或久雨等因素诱发[4,5]。

2.2 GNSS监测网点布设分析

本项目采用我国自主研发的GNSS监测仪器，参考现有类似工程研究成果及经验以及实际工况灵活初步布设目标监测点，包括表面位移监测基准点1套、近临空面测量点3套、雨量站1套(见图4)。基准点设置在挖填方广场被监测变形区域外的基岩，监测点重点布置于变形场的关键位置，以及可能变形较大的地方，如滑坡前缘地带。

2.3变形监测数据分析

数据选取设备安装调试完成后变形场近临空面3个GNSS监测点4个月表面变形监测数据。该时间段内系统设定变形监测和雨量数据一天一传。为了更好地分析建筑固废填方变形场的变形规律,表面变形监测点分解为X、Y水平位移方向和H垂直位移方向，且规定X方向为径向为正,规定Y方向为顺坡向为正,H方向规定为下沉为正[6]。通过实时采集软件数据库获得3个监测点对基准点的相对坐标数据,经计算得到各监测点在X、Y和H方向位移变化量[6],最后对各监测点的位移变化量按月进行统计并绘制得到累计位移量随时间分布曲线图,具体如图6、图7所示，其中图5为1号测点取每3日均值的监测位移数据曲线。

图3填方场域剖面示意

图4监测系统布设示意

图5 1号测点监测数据曲线（取每3日均值）

图6 3测点各方向月累计位移变化量

图7 3测点各方向月累计位移增长率

据图5、图6位移监测数据可知，在4个月的监测过程中，对于H向位移形变量，1号测点由上月的81.2 mm近翻倍增长到后月的162.1 mm;2号测点和3号测点H向位移形变量在该4个月的监测过程中趋于接近，上月的起始位移形变量分别为68.1 mm、69.8 mm，在后月位移形变量分别为144.8 mm、139.9mm。据图7可知，月累计位移增长率，3号测点最低，3测点X、Y向位移形变量与H向均表现为负相关，同时监测数据表明在上月到后月过程中，X、Y向先降后升，H向先升后降，峰值69.0%。

由图5、图6对3个监测点整体分析表明，3监测点在X、Y、H 3个方向的位移变化速率趋势皆表现出地递减一致性，但X、Y向位移形变增长过程较H向平缓，并且X、Y向位移形变量1号测点最大。同时，在该4个月表面变形监测时间段内3监测点H向位移形变量起点值接近于X、Y向位移形变量终点值。2号监测点和3号监测点在X、Y、H 3个方向位移形变量皆较1号测点少，尤其在H向1号测点较2、3号测点大,上限值17.4 mm,3测点H向较X、Y向皆大，上限值97.4 mm。

位于谷地监测区中部临空位置的1号监测点的月累计位移量，月累计位移增长率皆明显高于位于谷地监测区两侧的2号、3号监测点，尤其在H方向更为突出。3个代表性监测点监测的位移形变量未发现骤变，形变量合理且均在可控范围内；2号监测点和3号监测点在X、Y、H 3个方向位移形变趋势皆表现出一致性，分析原因为填方区建筑固废覆填较均匀有关，监测数据还表明在这四个月的监测时段内，填方域变形过程整体趋于稳定，最终沉降趋于完成，表明建筑固废沉降稳定所需时间较短。

从图1、图2和图5图7可知，该市政工程填方建筑固废级配高度不匀，建筑固废覆填前期ORC<1，具有欠固结土性质。图5还表明，相较而言前期形变大中期小后期大，尤其H向形变位移波动较大，再结合雨量站降水数据初步分析，推测降水对填方区覆填建筑固废的形变及稳定性产生了不利影响，加剧了填方区后期覆填建筑固废的形变。再分析原因是主要由各型块石、碎石、砂土组成的覆填建筑固废级配高度不匀，在后月期间内因降水把覆填建筑固废中上层的砂土通过各型块石、碎石孔缝，类似于管涌形式带入覆填建筑固废下层，导致后月位移形变量再持平2个月前的首月，从而形成类固结沉降现象。在工后前期受暴雨情况下，须注意覆填建筑固废形变量出现“回光返照”反弹现象。因此，在工后前期受暴雨情况下，应当加密形变监测频率，提前预谋并采用相应措施以防滑坡塌方等灾害发生[7,8]。

3、结论

基于构造剥蚀喀斯特地貌谷地的西南地区某建筑固废资源化再建设填方市政广场工程，鉴于新的复杂环境工况进行了变形自动监测。3个代表性监测点监测的位移形变量未发现骤变，形变量合理且均在可控范围内。监测时段内，最终沉降趋于完成，表明建筑固废集合料沉降稳定所需时间较短。降水会加剧填方区后期覆填建筑固废的形变，在工后前期受暴雨情况下，应当加密形变监测频率，并采用相应措施防止地质灾害的发生。

参考文献:

[1]王伟,党亚民,章传银,等.CORS网和GNSS技术在地面变形监测中的应用-以浙江东南部为例[J].中国地质灾害与防治学报,2021,32(2):73-77.

[2]朱建军,李志伟,胡俊.In SAR变形监测方法与研究进展[J].测绘学报,2017,46(10):1717-1733.

[3]徐大龙.GNSS边坡监测系统在宝清露天矿的应用研究[J].内蒙古煤炭经济,2016(8):131-132.

[4]吴树仁,王瑞江.地质灾害与区域地壳稳定性研究的某些发展趋势[J].地质力学学报,1996,2(3):72-74.

[6]杨蓉,刘玉磊.GNSS在滑坡体监测中的应用[J].水利水电技术(中英文),2022,53(S1):196-203.

[7]庞浩,李骏.GNSS监测技术在黄土滑坡监测中的应用[J].山西建筑,2019,45(14):60-61.

[8]查甫生,刘从民,苏晶文,等.铜陵市朝山地区岩溶塌陷形成条件与地面稳定性评价分析[J].地质论评,2020,66(1):246-254.

基金资助:2021年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目:建筑固废在河池地区文化广场建设工程中的应用研究(2021KY1422);

文章来源:贺美潮.喀斯特地貌区建筑固废填方市政广场变形监测[J].科学技术创新,2023(25):74-77.