本发明专利技术涉及地铁隧道施工引起地表沉降特征参数的测定和估计方法。步骤如下：(1)已挖地铁隧道勘察、施工及支护有关参数的确定；(2)已挖地铁隧道地表沉降的观测及沉降数据的记录；(3)已挖地铁隧道地表沉降特征参数的计算，包括沉降槽宽度、地层损失率、沉降槽宽度系数、影响角；(4)将已挖地铁隧道的资料参数和监测数据，以及拟合出的各个情况的地表沉降特征参数录入数据表格，寻找数据之间的关系及规律；(5)确定待挖地铁隧道勘察、施工及支护有关参数，从数据表格中寻找与已有参数一致或大致相似的，来估计待挖地铁隧道的地表沉降特征参数，再通过估计的特征参数，代入Peck公式绘制地表沉降槽曲线，估计影响范围，调整施工方案。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于城市地下工程施工安全领域，设及一种地铁隧道施工引起地表沉降观 测资料综合分析、地表沉降预计和地表沉降控制的工作，特别设及地铁隧道施工引起地表 沉降特征参数的测定和估计方法。
技术介绍
在很多大城市，城市人口密度的增加引发了一系列的社会问题，如人口膨胀、交通 拥堵、住房紧张，合理开发和利用地下空间是一个非常有效的解决方案。城市地铁的修建极 大的缓解了城市交通压力，而且具有安全可靠，方便，舒适等优势，同时它占据的±地少，基 本不破坏地面景观。但是，地铁的开挖又会不可避免地引起上覆岩±层的位移、变形甚至塌 方等环境效应，该些效应波及到地面，又会使地面发生沉降、地面突发塌陷等地质危害，从 而对地面建（构）筑物等构成不同程度的损害，甚至威胁人民的生命安全。因而，在新的地 铁开挖前或开挖中实时监测其地表沉降特征W规避风险极为必要，目前对地表沉降的预测 均为定性预测，准确度不高。因此亟需开发一种定量的预测方法，对已有地表沉降观测资料 进行综合分析，求取地表沉降特征参数（如地层损失率、沉降槽宽度、沉降槽宽度系数、影 响角等），获得对地铁隧道施工引起地表移动形式、特征的定量描述，进而利用求取地表沉 降特征参数，对未开挖地铁隧道将来施工引起的地表沉降进行预先计算（预计），W指导地 铁设计、施工、安全保护，避免地表沉降事故的发生。但是，目前对于地表沉降特征参数估计 研究不足。因此，研究一种地铁隧道施工引起地表沉降特征参数估计方法，来预计未来的地 表沉降特征和量值是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术针对地表沉降特征参数计算方法的不足，基于现场工程实际测得的地表沉 降数据和peck公式的原理，特提出地铁隧道施工引起地表沉降特征参数估计方法，预计未 开挖地铁隧道将来施工引起的地表沉降特征和规模，W便为地铁隧道设计、施工、影响评价 和安全防护提供科学与有效的依据。 本专利技术的步骤如下： 第一步：本地区已挖地铁隧道勘察、施工及支护有关参数的确定； 第二步：本地区已挖地铁隧道地表沉降的观测及沉降数据的记录； 第=步；本地区已挖地铁隧道地表沉降特征参数的计算，包括沉降槽宽度、地层损 失率、沉降槽宽度系数、影响角； 第四步；将本地区已挖地铁隧道的资料参数和监测数据，W及拟合出的各个情况 的地表沉降特征参数录入数据表格，寻找数据之间的关系及规律。 第五步；本地区待挖地铁隧道地表沉降特征参数的估计；确定待挖地铁隧道勘 察、施工及支护有关参数，根据第四步得到的规律，从数据表格中寻找与已有参数一致或大 致相似的，来估计待挖地铁隧道的地表沉降特征参数，再通过估计的特征参数，代入化ck 公式绘制地表沉降槽曲线，估计影响范围。 所述本地区指一个地铁规划区域内，如青岛地区地铁规划，收集的资料也是W本 地区为主的，更有针对性，估计效果更准确。 所述第一步的具体工作内容为： (1)、收集地铁隧道穿越线路有关水文、地质资料，查明地铁隧道穿越线路水文地 质条件与类型，确定地表水与岩层含水层及地质结构的分布特征； (2)、确定地铁隧道结构的参数，包括地铁断面尺寸参数和地铁开挖深度参数，所 述地铁断面尺寸参数包括地铁洞径、地铁洞高、地铁轮廓线、地铁实际开挖轮廓线，所述地 铁开挖深度参数包括地铁埋深，地铁实际开挖埋深；(3)、确定地铁隧道施工的参数；包括支护方式、开挖方式、开挖速度、开挖进尺、振 动速度。 所述支护方式包括衬搁、衬搁+全断面注浆、衬搁+大管棚；开挖方式包括上下台 阶开挖法、全断面开挖法、=台阶走步开挖法、中隔壁法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法。 所述第二步的具体工作内容为： (1)、建立观测站： ①设站地区，在观测期间不受邻近开挖的影响； ②观测线设在地表沉降的横主断面上； ⑨观测线的长度大于地表沉降的范围； ④观测线上设置数个测点，根据开挖深度设置测点的密度； ⑥观测站的控制点设在沉降槽范围W外，埋设牢固；在冻±地区，控制点底面应在 冻±线0. 5mW下。 (2)、观测站的监测方法和内容 ①根据设计文件有关资料和现场情况在施工前布设基准点，利用布设GI^S点和导 线点在隧道附近布设=个基准点，形成系统的水平、垂直位移观测网；基准点布置在离隧道 施工沉降区大于30m施工影响范围外的稳定面上，且保证相邻点位的通视；沉降观测采用 闭合路线或附合路线进行，便于测量精度检核，=个基准点便于自身稳定性检测；②利用基 准点布设测点，沿隧道纵向开挖洞室中线每10~20m且垂直中线布置沉降观测断面，每个 观测断面布置15~20个测点，测点间距根据洞室埋深而定，横向间距范围为2~5m，隧道 中线附近的测点密度大于远离中线处；测点统一编号，并作初始观测值的测定；沉降观测 开始后对每一工程按既定观测频率，用同一编号的观测仪器进行观测。每次观测记录沉降数据的同时，记清数据对应的地铁隧道勘察、施工及支护有关 参数。 基准点与测点的确定采用电子精密水准仪（配铜钢尺），测量精度为±0. 5mm。 S个基准点的位置随机选择，保证每两个基准点都能够互相监测到，距离不小于 4m，用W验证基准点是固定不动的。 所述第=步的具体工作内容为；(1)、化ck地表沉降分布的预计公式；…(2)[003引式中S(x)--距隧道中屯、轴线为X处地表的沉降值；V,一一隧道开挖引起隧道单位长度的地层损失； --隧道中屯、线处地表最大沉降量；A一一隧道横断面面积； i--地表沉降槽宽度；i=KZ做 式中Z--为隧道轴线埋深； K一一为沉降槽宽度系数，主要与地层条件和施工方法等因素有关； 沉降槽宽度i采用W下经验公式求得：[004。（句 根据W上地表沉降的监测数据，反推出i[004引（5) 式中；C一一横坐标为测点距离隧道中线的水平距离的平方，纵坐标为In(S/ SmJ，进行线性拟合，提取拟合参数，即直线斜率。 (2)、在大量地铁隧道开挖施工引起的地表沉降实测资料的基础上，利用化ck方 法进行地表沉降拟合，确定横向地表沉降槽的形状，拟合具体过程为： ①绘制同一断面所有测点X-S散点图，横坐标为测点距离隧道中线的水平距离的 平方，纵坐标为ln(S/SmJ; ②进行线性拟合，提取拟合参数，即直线斜率写；[004引⑨通过公式求得沉降槽宽度i，根据式（1)可得到地表沉降槽曲线。 (3)、地表沉降特征参数的计算 ①根据当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种地铁隧道施工引起地表沉降特征参数的测定和估计方法，其特征在于，步骤如下：第一步：本地区已挖地铁隧道勘察、施工及支护有关参数的确定；第二步：本地区已挖地铁隧道地表沉降的观测及沉降数据的记录；第三步：本地区已挖地铁隧道地表沉降特征参数的计算，包括沉降槽宽度、地层损失率、沉降槽宽度系数、影响角；第四步：将本地区已挖地铁隧道的资料参数和监测数据，以及拟合出的各个情况的地表沉降特征参数录入数据表格，寻找数据之间的关系及规律。第五步：本地区待挖地铁隧道地表沉降特征参数的估计：确定待挖地铁隧道勘察、施工及支护有关参数，根据第四步得到的规律，从数据表格中寻找与已有参数一致或大致相似的，来估计待挖地铁隧道的地表沉降特征参数，再通过估计的特征参数，代入Peck公式绘制地表沉降槽曲线，估计影响范围；所述本地区指一个地铁规划区域内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：于广明，王继亮，袁长丰，李冰冰，张洋，
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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