1、 礦山有用礦物被采出后，開采區域周圍的巖體的原始應力平衡狀態受到破壞，應力會重新分布，關達到新的平衡。在此過程中，使巖層和地表產生連續的移動、變形和非連續的破壞(開裂、冒落等)，這種現象稱為開采沉陷(Mining subsidence)。 開采損害：由于采礦工作使地上、地下建筑物、構筑物和自然對象受到損害。 開采損害的表現形式：地面沉陷損害、地面傾斜損害、地表彎曲損害、在面水平變形損害、山區地表滑移與崩塌、礦區地表水位下降。 地表移動參數的確定：(1)根據礦山地表移動實測資料獲取；(2)類比法。 通常，按所采用方法的基礎，地表移動預計方法可分為： （1）基于實測資料的經驗方法：即通過對大量開采

2、沉陷實測資料的數據處理，確定預計各種移動變形值的函數形式和預計參數的經驗公式，這種方法是當前最為可靠的一種預計方法。 （2）理論模擬方法：把巖體抽象為某個理論模型，按照這個模型計算受開采影響巖體產生的移動、變形和應力的分布情況。 （3）影響函數法：根據理論研究或其他方法確定微小單元開采對巖層或地表的影響（以影響函數表示），把整個開采對巖層或地表的影響看著是采區內所有微小單元開采的總和，據此計算整個開采引起的巖層和地表的移動和變形。此法所用參數常常根據實測資料求得。 在我國，煤礦地表移動規律的研究取得了長足進展，建立了以概率積分法、負指數函數法、典型曲線法為基礎的地表變形預計方法體系，以及適合我

3、國實際情況的積分格網法、威布爾分布法、樣條函數法、雙曲函數法、皮爾森函數法、山區地表移動變形預計法、三維層狀介質理論預計法和基于托板理論的條帶開采預計法等等。其中以概率積分法的應用尤為廣泛，極大地推動了“三下開采”事業的發展，使我國在該領域進入國際先進之列。1.2 允許變形值的確定 若地面各項變形的預計結果均大于或部分大于該建構筑物保護等級所允許的最大變形值，又不擬采取適當的保護措施，則建構筑物將遭到較大的損害而不能正常使用，甚至遭到破壞。若采取一些措施減小地面變形，或者采用圈梁、拉桿、打樁等加固或預加固措施保護建構筑物，則有可能保持建構筑物的完整和正常使用。 目前我國對地鐵施工引起的地面沉降

4、允許值往往由專家們根據經驗而定。例如，北京地鐵施工規定地面任意點的下沉量均不得超過30mm；深圳地鐵施工規定地面任意點的下沉量均不得超過3040mm，地面附加傾斜不得超過1/300；上海地鐵總公司按上海軟土層深基坑工程經驗資料，根據周圍環境要求，提出深基坑工程的變形控制標準分為四個保護等級。一般在建筑密集市區基坑工程施工選擇一級、二級保護標準，在緊靠地鐵的特殊地段選擇特級保護標準，具體選擇何種標準進行設計要遵循安全、經濟的原則，并根據對環境的具體分析，可考慮對建筑物、構筑物、設施、地下管線采取直接保護措施，而適當降低基坑的保護要求。 然而，由于一般建構筑物對地面均勻沉降并不敏感，應該根據被保護

5、對象的保護等級要求，規定各種變形（垂直沉降、水平位移、地面傾斜、地表曲率及水平應變等）的最大允許值。文獻認為，只用沉降量作為保護地面的唯一指標，往往會要求過嚴，從而造成施工困難，造價提高，或者達不到保護地表的要求。1作為建筑物的保護等級 級：最重要的建筑物，其損害可能帶來嚴重的后果； 級：一般性的工廠、水塔、火車站、大型學校、大型蓄水池、較大的河床、主要的鐵路及隧道等； 級：不大的住宅、二等鐵路、較小的河床、不大的水池或蓄水池； 級：錨固的磚結構房屋、不太重要的金屬結構物，無客運的次級鐵路、公路等。2作為建筑物的損害程度的分級 級：損害很小，如不礙事的磚墻裂紋； 級：容易修復的損害； 級：嚴重

6、的開采損害，但不致使建筑物有毀壞或中斷使用的危險； 級：建筑物需要適當加固，或采取預防措施。3作為規劃礦區地表的分類 級：可靠的地表，不需對建筑物設防； 級：在此地表上，并不需要對所有的建筑物都進行局部保護，可能會出現易于修復的損害； 級：要對建筑物進行局部保護； 級：需要對采動對象進行大量加固的地表。 目前，我國尚無完整的建構筑物保護等級劃分的統一規范。原煤炭工業部率先于60年代制定了我國最早的地下采礦地表建構筑物及其他地表保護對象保護等級劃分規范。1985年煤炭部頒布的建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程，按建筑物和構筑物的重要性、用途及受開采影響引起的不同后果，將保護等級分

7、為四級。 我國還對長度或變形區段小于20m的磚石結構建筑物破壞等級的標準作了統一的規定。對各類工業構筑物、技術裝置及暖器工程等管網地表（地基）的允許和極限變形值，也參照前蘇聯等的規程作了相應規定。 通常，若地面各項變形的預計結果均小于該建構筑物保護等級所允許的最大變形值，則建構筑物將不發生明顯的損害，或可以經簡單處理而并不影響其正常使用。 (1)撫順西露天北幫地面變形嚴重地影響到相毗鄰工廠及市政設施的安全； (2)云南小龍潭露天礦開采嚴重地影響到礦務局價值幾億元的辦公樓、家屬樓和礦區輔助性生產設施，且影響范圍達到2km左右； (3)河南義馬露天開采嚴重影響相毗鄰的隴海鐵路安全； 據有關資料統計

8、：在人類活動集中區，95%以上的地質災害都與人為活動因素有關，而南方省份人為誘發滑坡和崩塌的主要因素有邊坡坡角開挖、礦產開發及修筑交通道路和水利水電工程等。 南方省份是我國工程災害比較嚴重的省份之一。其大規模的南方省份是我國工程災害比較嚴重的省份之一。其大規模的經濟建設和工程經濟建設和工程經濟活動，對地質環境破壞劇烈，引發了大經濟活動，對地質環境破壞劇烈，引發了大量的工程災害，已日益成為多種地質災害的誘發因素。量的工程災害，已日益成為多種地質災害的誘發因素。 （1）上海、北京、天津、蘇州等許多城市，由于大量抽取地下水，造成地面嚴重下沉，使其相鄰房屋傾斜、開裂或倒塌； （2）墨西哥市前后60年，

9、嚴重的年下沉達60cm，總下沉達9m，造成數以百計的教堂、大廈和地鐵隧道塌陷，地下管道斷裂； （3）波士頓，由于開挖高速公路，并大量抽取地下水，致使與其相鄰的一棟46層金融大廈下沉、傾斜。 (1)診斷的需要，包括驗證設計參數改進未來的設計；對新的施工技術優越性進行評估和改進；對不安全跡象和險情的診斷并采取措施進行加固；驗證建筑物運行處于持續良好的正常狀態。 (2)預測的需要，運用長期積累的觀測資料掌握變化規律，對建筑物的未來性態作出及時有效的預報。 (3)法律的需要，對由于工程事故而引起的責任和賠償問題，觀測資料有助于確定其原因和責任，以便法庭作出公正判決。 (4)研究的需要，觀測資料是建筑物

10、工作性態的真實反映，為未來設計提供定量信息，可改進施工技術，利于設計概念的更新和對破壞機理的了解。1.巖土工程開挖引起地表移動與變形；2.構（建）筑物都允許一定的沉降和變形；3.地表移動和變形量可以預計；4 .安全監測是保障。地鐵目前我國對地鐵施工引起的地面沉降允許值往往由專家們根據經驗而定。 例如：北京地鐵施工規定地面任意點的下沉量均不得超過30mm；深圳地鐵施工規定地面任意點的下沉量均不得超過3040mm，地面附加傾斜不得超過1/300； 上海地鐵總公司按上海軟土層深基坑工程經驗資料，根據周圍環境要求，提出深基坑工程的變形控制標準分為四個保護等級，如表。 一般在建筑密集市區基坑工程施工選擇

11、一級、二級保護標準，在緊靠地鐵的特殊地段選擇特級保護標準，具體選擇何種標準進行設計要遵循安全、經濟的原則，并根據對環境的具體分析，可考慮對建筑物、構筑物、設施、地下管線采取直接保護措施，而適當降低基坑的保護要求。有的有規程，有的有經驗，更多的靠積累。 工程開挖不可避免地引起地表移動和變形。然而，地表構（建）筑物都允許有微小的沉降和變形而不影響其正常使用和造成損害，根據國內外的經驗，最為敏感的構（建）筑物所能承受的最大地表傾斜為2.5mm/m，最大水平拉伸應變為1.5mm/m。若地表變形小于上述極限值，則構（建）筑物可安全使用而不會發行可見的損害。而對于少量建筑物所在地表的沉降可能不均勻而地面變

12、形超過該建筑物的允許最大變形值，則可根據地面變形大小、性質，以及其結構特點，來設計建筑加固措施。 因此，要求能較準確地預計各種不同的開挖所引起的巖土體及地表面的沉降和變形的數值及其分布規律。如圖所示，在直角坐標系中，代表不同水平面上的巖層。當開采在水平進行時，水平的下沉曲線為，這一下沉可導致其上部水平分別以一定的概率發生的下沉量故可認為是某個特定數學運算作用于函數的結果，其表達式為：Z=Z3Z=Z2Z=Z1W=W(Z3,)W=W(Z2,)W=W(Z1，x)xW=W(Z2,)圖1 開采影響傳播示意圖 通常，建（構）筑物建造在地質構造復雜、巖土特性不均勻的地基上，在各種力的作用和自然因素的影響下，其工作性態和安全狀況隨時都在變化，如果出現異常而不被及時掌握，任其險情發展，則其后果不堪設想。 通過對正在開挖或待開挖工程地表的移動與變形預計，可達到對保護對象采取預加固或其他預處理措施，以保證被保護對象的安全運營； 通過對已開挖地表的移動與變形的預計，可以獲取地表已發生的和尚余的移動與變形量發生的時空規律，從而確定資源環境的可持續利用形式； 而通過對地表及其近鄰建(構)筑物的安全監測，可以驗證地表的移動與變形的時空規律、判斷預計結果的可靠性，并掌握其近鄰建(構)筑物的變