地鐵像奔流在城市地下的動脈，晝夜不息地為城市注入生機(jī)與活力。
我國地形復(fù)雜，在地鐵施工建設(shè)中，會遇到很多隧道施工作業(yè)。隧道施工作業(yè)在山體下進(jìn)行，因此隨時(shí)存在安全危險(xiǎn)。
隧道施工非常復(fù)雜，在隧道開挖過程中，會受到地質(zhì)、天氣等因素影響，加之城市高樓林立，對地鐵隧道施工質(zhì)量提出了更高的要求。
在我國城市隧道施工的安全事故中，地面坍塌事故占有較大比重，且塌陷事故發(fā)生突然、危害性大，嚴(yán)重威脅著城市的生產(chǎn)和生活，對施工人員與當(dāng)?shù)厝罕姷纳踩彩菢O大的威脅。
污水管斷裂&繁忙路段交通中斷
地面塌陷深坑&搜救（6人遇難）
基于國內(nèi)隧道施工過程中地面坍塌事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，在隧道施工前，必須對施工土層土質(zhì)進(jìn)行勘察，科學(xué)分析隧道施工中地面塌陷災(zāi)變的機(jī)制，有針對性地提出控制措施，減少塌陷事故發(fā)生的幾率。
在城市地鐵隧道施工過程中，地面塌陷事故雖然誘因復(fù)雜，但有規(guī)律可循。從有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析來看，地面塌陷事故的形成過程主要有幾種類型：
1、由于施工引起上表底層穩(wěn)定性遭到破壞出現(xiàn)地面塌陷；
2、由于隧道施工作業(yè)，原有的不良地質(zhì)層受到破壞，引起的地面塌陷；
3、由于施工操作不當(dāng)，引起管道滲漏問題惡化，進(jìn)而導(dǎo)致地面塌陷。
不良地質(zhì)環(huán)境，主要是底層中出現(xiàn)的空洞。隧道開挖作業(yè)中，設(shè)備運(yùn)動會產(chǎn)生震動，周圍巖體會發(fā)生松散、脫落，巖體的厚度變薄，圍巖壓力拱喪失負(fù)載力，影響空洞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，地面坍塌事故由此而發(fā)。
相似材料模擬加載試驗(yàn)是研究隧道施工過程結(jié)構(gòu)變化、塌陷發(fā)生的一種重要手段。
通過制備地質(zhì)結(jié)構(gòu)相似材料，建立三維物理模型，模擬隧道施工過程對巖土復(fù)合地層的破壞，借助數(shù)字散斑技術(shù)（dic）測量，對模型表面應(yīng)變、位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，為探究塌陷的發(fā)生和破壞規(guī)律提供指導(dǎo)依據(jù)。
采用新拓三維XTIDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，基于數(shù)字圖像相關(guān)法（dic）及圖像處理技術(shù)，通過給模型施加壓力來模擬地質(zhì)層受壓情況，分析地鐵隧道施工擾動下，含缺陷巖土復(fù)合地層災(zāi)變機(jī)制，分析隧道周圍的地層結(jié)構(gòu)位移及坍塌演化。
相似材料模型整體尺寸2m*3m，模型上方施力液壓機(jī)提供載荷，在不斷增大載荷過程中，XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀測整個(gè)地質(zhì)模型的結(jié)構(gòu)變化。地質(zhì)材料模型具有流動性，利用前方樹脂玻璃作為觀測平面，中間圓通部分模擬隧道環(huán)境，去掉加固鋼圈后，液壓機(jī)對模型進(jìn)行加載。
采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)對地質(zhì)層模型位移及應(yīng)變進(jìn)行觀測，XTDIC系統(tǒng)基于雙目立體視覺技術(shù)，通過兩個(gè)工業(yè)相機(jī)實(shí)時(shí)采集模型變形過程中的圖像，經(jīng)過標(biāo)志點(diǎn)識別及圖像匹配，解算地質(zhì)材料模型表面位移應(yīng)變數(shù)據(jù)。
XTDIC系統(tǒng)選取1200萬像素30幀工業(yè)相機(jī)，測量視場2m，精度0.1mm。在施加載荷的同時(shí)，XTDIC系統(tǒng)相機(jī)同步采集數(shù)據(jù)，通過XTDIC軟件計(jì)算模型位移及應(yīng)變數(shù)據(jù)。
實(shí)驗(yàn)前完全坍塌后
液壓機(jī)加載初期位移增加緩慢，隨著加載不斷推進(jìn)，受壓面以及圓通洞口上方位移變化加大，說明關(guān)鍵塌陷部位位移變化加大，坍塌位置最大位移達(dá)到11.38mm，XTDIC分析軟件輸出坍塌前位移及應(yīng)變圖。
隨著加載能量繼續(xù)增加，地質(zhì)模型的承載能力下降，分析位移散斑圖可發(fā)現(xiàn)，位移快速增加，最大垂直位移達(dá)到了22.18mm，此時(shí)模型已塌陷破壞，加載至中部位置完全塌陷，圓通洞口位置自上而下塌落，XTDIC系統(tǒng)輸出坍塌后的位移及應(yīng)變圖：
選取圓通洞口上方塌陷關(guān)鍵點(diǎn)，XTDIC軟件輸出隨著加載力與位移的變化關(guān)系曲線，可以清晰呈現(xiàn)模型塌落破壞過程，隧道頂部關(guān)鍵點(diǎn)位移及應(yīng)變圖：（該區(qū)域坍塌后沒有數(shù)據(jù)）
采用新拓三維數(shù)字散斑技術(shù)（dic），采用地質(zhì)材料模型，對地鐵隧道施工擾動地層災(zāi)變機(jī)制進(jìn)行探索，采用模型測試分析的方式，揭示隧道施工誘發(fā)地面塌陷的災(zāi)變機(jī)制及演化規(guī)律，為有針對性提出隧道施工過程中地面塌陷的控制方案提供數(shù)據(jù)依據(jù)。