【技术实现步骤摘要】
一种含空洞的地层中盾构施工引起的土体位移的计算方法
本专利技术属于地下工程
，特别涉及一种含空洞地层中盾构施工引起的土体位移的计算方法，适用于在含空洞地层中计算盾构施工引起的土体位移的情况。
技术介绍
近几年来，越来越多地城市开始加强地下空间建设。然而地下空洞广泛存在于土体之中，空洞是一种在城市浅地层中常见的不良地质体，极易导致地面塌陷事故的发生。空洞由于长期的存在及变形发展，本身具备一定的稳定性。而在临近隧道施工过程中产生的施工扰动将可能使得原本稳定的地层空洞发生失稳收缩，导致上部土层发生整体沉降变形和路面塌陷。可能对地表环境及建筑物造成严重影响。同时，很多事故具有突发性，因此研究含空洞地层中盾构施工引起的土体位移具有重要意义。目前，对于隧道施工引起的土体位移和变形问题大多局限于预定平面情况下的地层变形，且变形的计算大多也只限于地表沉降，对地层内部空间变形研究以及空洞因素的考虑较少。而大量的实测资料表明，盾构施工引起的土体位移是三维的，且在地层内部空间有不同的变形。国内对含空洞地层中盾构施工引起的土体位移规律...
【技术保护点】
1.一种含空洞的地层中盾构施工引起的土体位移的计算方法，其特征在于，包括：/n根据隧道以及空洞的相对位置建立三维坐标系，并建立空洞与隧道共同作用的力学模型；/n根据建立的力学模型，分别计算盾构施工产生的某点(x,y,z)的位移、盾构施工产生的空洞的位移、空洞失稳收缩产生的该点(x,y,z)的位移；/n根据计算所得的各位移，将隧道与空洞对该点(x,y,z)的位移进行叠加，求得该点(x,y,z)的土体位移。/n
【技术特征摘要】
1.一种含空洞的地层中盾构施工引起的土体位移的计算方法，其特征在于，包括：
根据隧道以及空洞的相对位置建立三维坐标系，并建立空洞与隧道共同作用的力学模型；
根据建立的力学模型，分别计算盾构施工产生的某点(x,y,z)的位移、盾构施工产生的空洞的位移、空洞失稳收缩产生的该点(x,y,z)的位移；
根据计算所得的各位移，将隧道与空洞对该点(x,y,z)的位移进行叠加，求得该点(x,y,z)的土体位移。
2.根据权利要求1所述的一种含空洞的地层中盾构施工引起的土体位移的计算方法，其特征在于，根据隧道以及空洞的相对位置建立三维坐标系，并建立空洞与隧道共同作用的力学模型，具体如下：
在地面上沿着隧道掘进方向建立x轴，垂直于隧道掘进方向建立y轴，竖直向下建立z轴，隧道轴线位于xoz平面，在土体中引入隧道与空洞，建立空洞与隧道共同作用的力学模型，其中，隧道轴线离地表距离为H，隧道开挖半径为R。
3.根据权利要求1所述的一种含空洞的地层中盾构施工引起的土体位移的计算方法，其特征在于，计算盾构施工产生的某点(x,y,z)的位移、盾构施工产生的空洞的位移，具体如下：
盾构施工产生的某点的z方向位移Uz、y方向位移Uy计算过程如下：
式中：
其中y为距离隧道轴线的横向水平距离；z为离地面的垂直距离，由地面向下为正；d为土体移动焦点到隧道中心的距离；ηs为盾构开挖土体损失百分率；η(x)为土体损失率随x轴变化函数；B、δ、λ均为中间计算变量；
将所需点的坐标代入式(1)与式(2)中，即可计算土体中某点(x,y,z)的位移；
代入空洞中心点的坐标，即可计算空洞的位移。
4.根据权利要求1所述的一种含空洞的地层中盾构施工引起的土体位移的计算方法，其特征在于，空洞失稳收缩产生的该点(x,y,z)的位移，具体如下：
若空洞为球形，球形空洞半径为Rs，中心埋深为h1,在球形空洞内部任取一计算单元dV＝dξdζdη，计算单元的埋深η；
取空洞形状在收敛变形前后均为球形，土体变形模式采用等量径向移动模式，即空洞在各个方向上均收敛0.5g，g为球形空洞等效土体损失参数，土体x、y、z轴向位移Ux-q、Uy-q、Uz-q计算过程如下:
式中：r(z)为z方向上的影响半径，有βz为隧洞上部岩土的主要影响角，有iz为土体沉降槽宽度系数，有h为土体计算深度，单位符号为m，i0为地面沉降槽宽度系数，为土体内摩擦角，单位符号为°；字母a、b为变量ξ沿x轴的积分上下限，字母c、d为变量ζ沿y轴的积分上下限，e、f为变量η沿...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏纲，戴子涵，齐永洁，周鑫鑫，赵得乾麟，张书鸣，朱彦华，章亦然，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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