既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法技术

本发明专利技术公开了既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法，涉及土木工程技术领域，包括以下步骤：(1)、建立隧道‑建筑参数化模型，(2)、确定建筑物对邻近隧道稳定性产生影响的临界坐标位置，(3)、绘制既有建筑物对邻近隧道稳定性影响的临界线，(4)、采用二次函数对模拟计算得到的临界线进行拟合。本发明专利技术能够通过建立模型和对数据的分析处理确定既有建筑对邻近隧道稳定性产生影响的临界线，并采用二次函数进行拟合，实现在实际工程中，将拟建隧道中心坐标值代入既有建筑物影响临界函数中，即可判断建筑物对隧道稳定性产生的影响，便于指导现场施工。 1

Determination method of critical line for stability of existing buildings to adjacent tunnels

The invention discloses a method for determining the critical line of the influence of existing buildings on the stability of adjacent tunnels, involving the following steps in the field of civil engineering, including the following steps: (1) establishing the parameterized model of the tunnel building, and (2) determining the position of the adjacent boundary coordinates of the buildings affecting the stability of the adjacent tunnels, (3) and to draw the adjacent buildings to the adjacent areas. The critical line for the stability of the near tunnel is (4), and the two critical function is used to fit the critical line obtained from the simulation. This invention can determine the critical line that the existing building affects the stability of the adjacent tunnel by establishing the model and analyzing the data, and fitting it with two functions. In the actual project, the proposed tunnel center coordinate value is replaced by the critical function of the existing building, and the building to the tunnel can be judged. The influence of stability is convenient for guiding site construction. One

【技术实现步骤摘要】
既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法
本专利技术涉及土木工程
，特别涉及既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法。
技术介绍
隧道施工不可避免地对周围土体产生扰动，施工引起的地表沉降和变形对建筑物的影响程度，除地层特征以外，还与建筑物的基础与结构型式、建筑物与隧道的相对位置，以及地表变形性质和大小有关。目前，随着我国城市地下轨道交通建设的飞速发展，越来越多的城市隧道近接于地上建筑物施工，不但严重影响建筑结构的稳定性，同时也增大了隧道的施工风险。针对隧道近接建筑施工的相互影响问题，周智等采用FLAC3D软件，模拟双线暗挖隧道先后穿越独立基础框架结构建筑物的工况，研究了由于隧道开挖引起的框架结构建筑物变形规律及隧道变形规律；章慧健等通过数值模拟手段，引入强度折减法，对新建隧道近接既有建筑物施工的破坏模式进行了研究，建立隧道近接建筑物施工的影响分区，并在影响分区的基础上提出对策分级；陈瑜嘉等结合青岛地铁隧道下穿某高层建筑工程实际，采用有限元极限分析法对不同覆岩厚度与隧道近接建筑施工破坏机制的关系进行了探讨，但是针对隧道近接建筑施工的相互影响问题主要集中在建筑物物理力学参数、地层分布和隧道埋深等对地表变形、建筑物和隧道稳定性等方面的影响，且以特殊性问题居多，而升为普遍规律进而形成指南、标准的甚少，所以就需要一种既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法，用以解决现有技术中存在的问题。既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法，包括以下步骤：(1)、建立隧道-建筑参数化模型利用ABAQUS软件的动态模拟分析方法，自行编程建立能够改变隧道-建筑相对位置的参数化模型，隧道与建筑物间的相对位置参数(θ，l)为可变参数，在有限元模型建立过程中控制隧道的相对位置，模型分为上下两部分：上部建筑物和下部土体，上部所述建筑物和下部所述土体之间采用共用节点模拟其接触关系，所述建筑物位于所述土体的中间位置，所述隧道喷锚支护断面的拱顶为A点，根据工程实际情况，确定所述建筑物、所述土体和隧道支护体系的计算参数和模型；(2)、确定建筑物对邻近隧道稳定性产生影响的临界坐标位置因为在一般情况下，隧道结构绝对最大位移不宜超过20mm，所以编制基于MATLAB——ABAQUS的隧道变形有限元模拟定位程序，以隧道拱顶最大沉降量20mm作为建筑物对隧道稳定性产生影响的判断标准，利用Matlab调用ABAQUS进行隧道变形有限元计算，结合Nelder-Mead优化算法，确定建筑物对邻近隧道稳定性产生影响的临界坐标位置，具体步骤如下：1)、在MATLAB中输入相对位置参数(θ，l)初始值和计算范围，2)、调用ABAQUS，进行有限元计算，3)输出计算结果文件(.ODB)，4)调用ABAQUS读取计算结果，输出拱顶A点沉降量，5)在MATLAB中建立并计算目标函数值F＝|拱顶A点沉降量-20mm|，6)优化处理，7)判断是否F→min，若否，则修正优化参数(θ，l)，再返回步骤2)，8)判断是否F→min，若是，则输出优化结果，求出临界坐标位置(X，Y)；(3)、绘制既有建筑物对邻近隧道稳定性影响的临界线根据隧道中心临界坐标位置(X，Y)，绘制既有建筑物对邻近隧道稳定性影响的临界线，当隧道中心位于临界线范围以内时，隧道开挖过程中需要采取针对性的施工和支护方案，减少对周围土体的扰动，同时应加强变形监测；当隧道中心位于临界线范围以外时，可认为既有建筑物对隧道稳定性的影响较小；(4)、采用二次函数对模拟计算得到的临界线进行拟合进一步定量分析既有建筑物对邻近隧道稳定性的影响范围，采用二次函数对模拟计算得到的临界线进行拟合，并得到对应的拟合函数，在实际工程中，将拟建隧道中心坐标值代入既有建筑物影响临界函数中，即可判断建筑物对隧道稳定性产生的影响，便于指导现场施工。较佳地，所述隧道支护体系包括衬砌和注浆锚杆，所述隧道外围设置衬砌，所述衬砌外围设置注浆锚杆。较佳地，所述MATLAB为一款商业数学软件，所述ABAQUS为一款工程模拟的有限元软件。本专利技术有益效果：本专利技术能够通过建立模型和对数据的分析处理确定既有建筑对邻近隧道稳定性产生影响的临界线，并采用二次函数进行拟合，实现在实际工程中，将拟建隧道中心坐标值代入既有建筑物影响临界函数中，即可判断建筑物对隧道稳定性产生的影响，便于指导现场施工。附图说明图1为本专利技术实施例提供的既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法的隧道-建筑参数化模型示意图；图2为隧道喷锚支护断面的结构示意图；图3为隧道变形有限元模拟定位分析流程示意图；图4为既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线的示意图。具体实施方式下面结合专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。参照图1-4，本专利技术提供了既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法，包括以下步骤：(1)、建立隧道-建筑参数化模型利用ABAQUS软件的动态模拟分析方法，自行编程建立能够改变隧道-建筑相对位置的参数化模型，隧道与建筑物间的相对位置参数(θ，l)为可变参数，在有限元模型建立过程中控制隧道的相对位置，模型分为上下两部分：上部建筑物和下部土体，上部所述建筑物和下部所述土体之间采用共用节点模拟其接触关系，所述建筑物位于所述土体的中间位置，所述隧道喷锚支护断面的拱顶为A点，根据工程实际情况，确定所述建筑物、所述土体和隧道支护体系的计算参数和模型；(2)、确定建筑物对邻近隧道稳定性产生影响的临界坐标位置因为在一般情况下，隧道结构绝对最大位移不宜超过20mm，所以编制基于MATLAB——ABAQUS的隧道变形有限元模拟定位程序，以隧道拱顶最大沉降量20mm作为建筑物对隧道稳定性产生影响的判断标准，利用Matlab调用ABAQUS进行隧道变形有限元计算，结合Nelder-Mead优化算法，确定建筑物对邻近隧道稳定性产生影响的临界坐标位置，具体步骤如下：1)、在MATLAB中输入相对位置参数(θ，l)初始值和计算范围，2)、调用ABAQUS，进行有限元计算，3)输出计算结果文件(.ODB)，4)调用ABAQUS读取计算结果，输出拱顶A点沉降量，5)在MATLAB中建立并计算目标函数值F＝|拱顶A点沉降量-20mm|，6)优化处理，7)判断是否F→min，若否，则修正优化参数(θ，l)，再返回步骤2)，8)判断是否F→min，若是，则输出优化结果，求出临界坐标位置(X，Y)；(3)、绘制既有建筑物对邻近隧道稳定性影响的临界线根据隧道中心临界坐标位置(X，Y)，绘制既有建筑物对邻近隧道稳定性影响的临界线，当隧道中心位于临界线范围以内时，隧道开挖过程中需要采取针对性的施工和支护方案，减少对周围土体的扰动，同时应加强变形监测；当隧道中心位于临界线范围以外时，可认为既有建筑物对隧道稳定性的影响较小；(4)、采用二次函数对模拟计算得到的临界线进行拟合进一步定量分析既有建筑物对邻近隧道稳定性的影响范围，采用二次函数对模拟计算得到的临界线进行拟合，并得到对应的拟合函数，在实际工程中，将拟建隧道中心坐标值代入既有建筑物影响临界函数中，即可判断建筑物对隧道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.既有建筑对邻近隧道稳定性影响临界线确定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、建立隧道-建筑参数化模型利用ABAQUS软件的动态模拟分析方法，自行编程建立能够改变隧道-建筑相对位置的参数化模型，隧道与建筑物间的相对位置参数(θ，l)为可变参数，在有限元模型建立过程中控制隧道的相对位置，模型分为上下两部分：上部建筑物和下部土体，上部所述建筑物和下部所述土体之间采用共用节点模拟其接触关系，所述建筑物位于所述土体的中间位置，所述隧道喷锚支护断面的拱顶为A点，根据工程实际情况，确定所述建筑物、所述土体和隧道支护体系的计算参数和模型；(2)、确定建筑物对邻近隧道稳定性产生影响的临界坐标位置因为在一般情况下，隧道结构绝对最大位移不宜超过20mm，所以编制基于MATLAB——ABAQUS的隧道变形有限元模拟定位程序，以隧道拱顶最大沉降量20mm作为建筑物对隧道稳定性产生影响的判断标准，利用Matlab调用ABAQUS进行隧道变形有限元计算，结合Nelder-Mead优化算法，确定建筑物对邻近隧道稳定性产生影响的临界坐标位置，具体步骤如下：1)、在MATLAB中输入相对位置参数(θ，l)初始值和计算范围，2)、调用ABAQUS，进行有限元计算，3)输出计算结果文件(.ODB)，4)调用ABAQUS读取计算结...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，李楠，郑朋强，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37