盾构掘进的地表变形计算方法及沉降量拟合度分析方法技术

本发明专利技术公开了盾构掘进的地表变形计算方法及沉降量拟合度分析方法，其地表变形计算方法，包括以下步骤：获取的勘测数据；对盾构掘进的地表变形进行竖向位移分析；获得开挖面附加推力引起的地表沉降；获得盾壳摩擦力引起的地表沉降；获得尾注浆压力引起的地表沉降；获得刀盘超挖所引起的地层损失而导致的地表沉降；获得地表变形沉降。其沉降量拟合度分析方法，包括以下步骤：获得地表总变形；建立有限元模型得到有限元结果；布设监测点采集相应的沉降变形数据；进行拟合度分析。本发明专利技术减少监测频率缩短监测周期，能够准确的确定路基沉降区域，提出相应的加固方案后对区域土体进行有效加固，节约施工成本加快施工进度。

【技术实现步骤摘要】
盾构掘进的地表变形计算方法及沉降量拟合度分析方法
本专利技术属于沉降量检测领域，具体涉及一种盾构掘进的地表变形计算方法及沉降量拟合度分析方法。
技术介绍
随着我国地下工程的不断发展，出现了许多盾构隧道下穿既有铁路等近接工程，为了解决此类穿越工程对已有铁路路基沉降区域的确定和加固问题，常规的施工方法为随机选取地表部分区域进行变形计算，从而确定路基的沉降范围和加固方式，这样的代表性不强，带来了很大的盲目性和不确定性。有改进的施工方法是将三维数值模拟结果与监测数据进行拟合，虽然成效明显，但是实时监测花费大量时间以及需要第三方的参与，对施工进度和成本有着很大的影响，并且缺乏理论的验算，无法直接根据短时间内的实时监测数据来准确调整有限元模型参数。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种盾构掘进的地表变形计算方法及沉降量拟合度分析方法。本专利技术的技术方案是：一种盾构掘进的地表变形计算方法，包括以下步骤：ⅰ.获取的围岩等级、地质构造、岩性交界面、主应力方向r>ⅱ.对盾构掘进的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构掘进的地表变形计算方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(ⅰ)获取的围岩等级、地质构造、岩性交界面、主应力方向/n(ⅱ)对盾构掘进的地表变形进行竖向位移分析/n(ⅲ)获得开挖面附加推力引起的地表沉降/n(ⅳ)获得盾壳摩擦力引起的地表沉降/n(ⅴ)获得尾注浆压力引起的地表沉降/n(ⅵ)获得刀盘超挖所引起的地层损失而导致的地表沉降/n(ⅶ)整合沉降数据，获得地表变形沉降。/n

【技术特征摘要】
1.一种盾构掘进的地表变形计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
(ⅰ)获取的围岩等级、地质构造、岩性交界面、主应力方向
(ⅱ)对盾构掘进的地表变形进行竖向位移分析
(ⅲ)获得开挖面附加推力引起的地表沉降
(ⅳ)获得盾壳摩擦力引起的地表沉降
(ⅴ)获得尾注浆压力引起的地表沉降
(ⅵ)获得刀盘超挖所引起的地层损失而导致的地表沉降
(ⅶ)整合沉降数据，获得地表变形沉降。


2.根据权利要求1所述的盾构掘进的地表变形计算方法，其特征在于：步骤(ⅱ)中竖向位移的分解过程如下：
在弹性半无限空间内的任一点，其在竖直集中力和水平集中力作用下，基于弹性力学Mindlin解的竖向位移分别为ω1和ω2，具体如下：






其中，



式中，R1为集中力作用点到沉降量计算点的距离，R2为集中力作用点沿坐标系水平面的对称点到沉降量计算点的距离。G为土体剪切模量，μ为泊松比，a为作用点到水平地面的距离。


3.根据权利要求1所述的盾构掘进的地表变形计算方法，其特征在于：步骤(ⅲ)中获得开挖面附加推力引起的地表沉降过程如下：
开挖面附加推力q引起地表沉降，且q＝qi-K′0q′v-qw+2πRLf，其中qi为开挖面的支护压力，K0为有效静止土压力系数，q′v为隧道轴线处的垂直有效应力，qw为隧道轴线上的孔隙水压力，在开挖面任意取一微元，其面积为dA＝rdrdθ，r为该微元至开挖面中心距离，θ为该微元与开挖面中心水平面夹角，因而该微元所受集中力为dPh＝qrdrdθ，开挖面半径也就是盾壳半径为R，经过坐标变换，可得：









式中，Rq1为集中力作用点到沉降量计算点的距离，Rq2为集中力作用点沿坐标系水平面的对称点到沉降量计算点的距离。G为土体剪切模量，μ为泊松比，H为开挖面中心至水平地面的距离。


4.根据权利要求1所述的盾构掘进的地表变形计算方法，其特征在于：步骤(ⅳ)获得盾壳摩擦力引起的地表沉降，具体过程如下：
在盾壳上任意取一微元，其面积为dA＝Rdθds，R为盾壳半径，s为该微元至开挖面的轴向距离，该微元所受的集中力为dPh＝fRdθds，经过坐标变...

【专利技术属性】
技术研发人员：董捷，张壮，
申请(专利权)人：河北建筑工程学院，
类型：发明
国别省市：河北;13