单节理硬岩地下开挖地表沉降预测方法技术

技术编号:10597628 阅读:161 留言:0更新日期:2014-10-30 10:44
本发明专利技术公开了一种单节理硬岩地下开挖地表沉降预测方法,属于地表沉降预测方法领域,现有的地表沉降预测曲线得到的是呈正态分布的曲线,然而由于岩体中存在裂隙、节理、层理等结构弱面,岩块发生下沉的概率密度曲线并不严格服从正态分布,因此,地表沉降预测公式有必要考虑结构面的几何特征。单元岩块在出现下沉、松动,滑移等现象时,具有一定的随机特性,且岩层移动和地表沉降服从随机现象的规律,采用随机介质理论得到的预测曲线,般呈现偏态分布,复合实际情况。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种,属于地表沉降预测方法领域,现有的地表沉降预测曲线得到的是呈正态分布的曲线,然而由于岩体中存在裂隙、节理、层理等结构弱面,岩块发生下沉的概率密度曲线并不严格服从正态分布,因此,地表沉降预测公式有必要考虑结构面的几何特征。单元岩块在出现下沉、松动,滑移等现象时,具有一定的随机特性,且岩层移动和地表沉降服从随机现象的规律,采用随机介质理论得到的预测曲线,般呈现偏态分布,复合实际情况。【专利说明】
本专利技术涉及一种地表沉降预测方法,具体地说,涉及一种单节理硬岩地下开挖地 表沉降预测方法。
技术介绍
我国《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005J449-2005)、《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)以及《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》(2000年版)要 求,地下工程建设必须要考虑对地表的沉降影响。目前,对地下开挖引起地表沉降预测方 法主要包括两大类:一类是采用理论计算,如Peck公式法、随机介质方法和弹性力学方法 等;另一类是借助数值模拟软件,采用有限元分析方法,通过建立数值模型进行模拟地下开 挖引起的地表沉降预计计算。这两种方法获取的地表沉降预计曲线都符合正态分布曲线形 式,如附图1所示,该曲线关于地下工程中心线对称。 然而对于硬岩地下工程,由于岩体中存在裂隙、节理、层理等结构弱面,导致岩体 被分割成很多节理碎块单元体,在赋存节理的岩体中进行地下开挖所引起的地表沉降曲线 一般呈现偏态分布的特点,如附图2所示。即地表沉降曲线不关于地下工程中心线对称。 【专
技术实现思路
】 为解决上述问题,本专利技术提供一种更加精确预测地表沉降的单节理硬岩地下开挖 地表沉降预测方法。 本专利技术所述的节理硬岩地下开挖地表沉降预测方法包括以下步骤: (1)计算挖走单元岩块后,该单元岩块上部单元岩块沉降的概率,计算公式为: 【权利要求】1. 一种,其特征在于,包括以下步骤: (1) 计算挖走单元岩块后,该单元岩块上部单元岩块沉降的概率,计算公式为:(2) 计算挖走单元岩块后,该单元岩块上部单元岩沉降块所引起的地表沉降,公式为: wek = c X bsin α X p (X,ρ,Θ ) (3) 计算挖走单元岩块后,洞室端面面积内所包含的单元岩块个数,公式为:(4) 根据单元岩块叠加原理,计算施工引起的地表沉降,公式为: ff = AXwek 其中,P为分Ga_a分布形状参数,Θ为Ga_a*布尺度参数,a是节理迹宽,b是节 理迹长,α为节理倾角,c为与岩层性质有关的下沉系数,AS根据地下开挖洞周收敛预计 值得到。2. 根据权利要求1所述的,其特征在于,步骤 (1)中建立单元岩块沉降概率的公式包括以下步骤: (1) 存在倾斜节理的岩层中,挖走最下层单元岩块%后,该单元岩块上方的两单元 岩块a2和b2沉降的概率:其中,λ = b/a ; (2) 受开挖影响的第η层中第k块岩块的沉降概率:式中Η为地下工程埋深(m),k e ; (3) 实际开挖过程中岩层数大于等于10,第η层中第k块岩块的沉降概率符合泊松函 数:(4) 泊松函数为离散分布,实际地表沉降为连续沉降,第η层中第k块岩块的沉降概率 为:其中,P为分Ga_a分布形状参数,Θ为Ga_a*布尺度参数,a是节理迹宽,b是节 理迹长,α为节理倾角,c为与岩层性质有关的下沉系数。3. 根据权利要求1或2所述的,其特征在于, λ < 1/cos α。4. 根据权利要求1或2所述的,其特征在于, Ρ、Θ、c为根据开挖实际情况确定的常数。5. 根据权利要求4所述的,其特征在于,Ρ为 4 ?13。6. 根据权利要求4所述的,其特征在于,Θ为 0· 1 ?0· 9。7. 根据权利要求4所述的,其特征在于,c为 0· 1 ?0· 9。8. 根据权利要求4所述的,其特征在于,c为 0. 1 ?0. 9,Ρ = 4 ?6,Θ = 〇. 3 ?0. 9。9. 根据权利要求4所述的,其特征在于,c = 0· 73 ?0· 81,Ρ = 11 ?13,Θ = 〇· 12 ?0· 14。【文档编号】G06F19/00GK104123454SQ201410345588【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日 【专利技术者】袁长丰, 袁子晋, 李国龙 申请人:青岛理工大学本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种单节理硬岩地下开挖地表沉降预测方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)计算挖走单元岩块后,该单元岩块上部单元岩块沉降的概率,计算公式为:p(x,ρ,θ)=xρ-1θρe-θxΓ(ρ)]]>(2)计算挖走单元岩块后,该单元岩块上部单元岩沉降块所引起的地表沉降,公式为:wek=c×bsinα×p(x,ρ,θ)(3)计算挖走单元岩块后,洞室端面面积内所包含的单元岩块个数,公式为:A=ΔSa×bsinα]]>(4)根据单元岩块叠加原理,计算施工引起的地表沉降,公式为:W=A×wek其中,ρ为分Gamma分布形状参数,θ为Gamma分布尺度参数,a是节理迹宽,b是节理迹长,α为节理倾角,c为与岩层性质有关的下沉系数,ΔS根据地下开挖洞周收敛预计值得到。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:袁长丰袁子晋李国龙
申请(专利权)人:青岛理工大学
类型:发明
国别省市:山东;37

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