一种盾构施工引发地面沉降模拟预测方法技术

本发明专利技术提供一种盾构施工引发地面沉降模拟预测方法，包括如下步骤：建立概念模型；建立数学模型；确定初始条件；确定边界条件；进行变量声明和数据初始化；对所有单元进行循环计算处理；引入所述的边界条件形成方程右端项并进行求解；对所述的概念模型划分应力期，每个应力期为一个时间步；对一个时间步内的自由面和黏塑性进行计算处理；对一个时间步内的所有单元进行计算处理；对一个时间步内的所有高斯点进行计算处理；计算应力，判断弹性单元、黏塑性单元、过渡单元是否屈服；求解方程判断是否收敛；计算完毕后，输出水位、孔压、应力、位移的计算结果。本发明专利技术对盾构施工中地面沉降预测的效率和准确性高，可应用于地铁施工地面沉降预测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构施工引发地面沉降模拟预测方法


[0001]本专利技术属于盾构施工
，具体涉及一种盾构施工引发地面沉降模拟预测方法。

技术介绍

[0002]在隧道建设中，盾构法因其自动化程度高、节省人力、施工安全性高、对地面建筑物影响小、工期可控等优点而被广泛使用。盾构施工掘进过程中涉及众多问题，其中掘进过程中的地面沉降问题影响重大。地面沉降是在盾构机掘进过程中，由隧道开挖引起的土体损失以及盾体对周围土层扰动的重塑土再固结综合作用造成的地面下沉现象，合理控制施工引起的地表沉降，及时准确、智能的预测地面沉降量具有重大的工程意义。现有技术对盾构施工引发地面沉降的研究通常忽略地下水的影响，并且假定土体水力学参数和土力学参数为定值，难以精确地预测地面沉降。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种盾构施工引发地面沉降模拟预测方法，用以预测盾构施工中的地面沉降。
[0004]本专利技术提供了如下的技术方案：
[0005]S1、建立概念模型，模拟盾构施工过程；
[0006]利用有效单元/无效单元方法模拟盾构隧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构施工引发地面沉降模拟预测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建立概念模型，模拟盾构施工过程；利用有效单元/无效单元方法模拟盾构隧道的动态开挖过程，设定盾构施工模拟过程中的相关单元，包括：管片单元、浆体单元、土体单元、盾构单元、和盾尾空隙单元；S2、建立动态变化数学模型，包括：比奥固结方程，土体本构模型和参数动态变化模型；(1)比奥固结方程假设土体为饱和土体，其土骨架变形为线弹性、微小变形，土体中地下水渗流符合达西定律，且认为地下水不可压缩，其三维比奥固结方程如下：定律，且认为地下水不可压缩，其三维比奥固结方程如下：其中:σ
′
是有效正应力；τ是剪应力；u是孔隙水压力；γ是土的重度；k为渗透系数；ε
v
是土体应变；γ
w
是水的重度；(2)土体本构模型将土体的总应变增量dε分为弹塑性应变增量dε
ep
，黏弹性应变增量dε
νe
,和黏塑性应变增量dε
νp
，则具有流变特性的土体中任意点在任意时刻的应变增量为：dε＝dε
ep
+dε
νe
+dε
νp
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式二其中，弹塑性应变增量：dε
ep
＝[C]dσ
′
其中[C]是弹塑性柔度矩阵；黏弹性应变增量：其中，η
e
＝E1/K
e
,E1是kelvin体黏弹性模量，K
e
是黏滞系数，[A]是应力矩阵；黏塑性应变增量：其中，F是破坏准则函数，Q
s
是塑性势函数；(3)参数动态变化模型根据Kozeny
‑
Carman公式和土力学中孔隙度的定义推得孔隙度n和渗透系数k的动态表达式：
其中，n0是初始孔隙度，k0是初始渗透系数，ε
v
是体应变；采用邓肯－张非线性模型，将土体的本构关系推广到非线性，则本构关系{Δσ}＝[D]{Δε}中矩阵[D]中的弹性常数E，v不再视为常量，而是随着应力状态改变而改变，其切线弹性模量和切线泊松比的表达式如下:性模量和切线泊松比的表达式如下:其中：R
f
是破坏比，c是黏聚力，是内摩擦角，σ1是第一主应力，σ3是第三主应力，n是弹性模量与固结压力曲线的斜率，α，G为土体常规三轴压缩实验结果所绘曲线截距，F是本构模型参数，P
a<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐成华，于丹丹，李兆，刘刚，施威，骆祖江，付延玲，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：