一种计算大纵坡矩形隧道掘进面支护压力的方法技术

本发明专利技术公开了一种计算大纵坡矩形隧道掘进面支护压力的方法、设备及计算机存储介质，包括获取楔形体体积及与地面夹角，计算楔形体自重，获取上部模型体积与周向面积，基于土拱效应计算上部模型的竖向应力，利用竖向应力与楔形体上表面积计算楔形体所受竖向力，利用楔形体自重、竖向力、楔形体滑动面摩擦力和楔形体侧面摩擦力，建立楔形体极限平衡方程，得土仓土体对掌子面作用力，基于土仓土体自重，利用土仓土体对掌子面作用力建立土仓土体极限平衡方程，得支护压力，建立大纵坡矩形隧道模型，针对工程建设中所遇到的大纵坡条件下矩形隧道掘进，提特有情况下计算极限支护压力和评价隧道开挖面稳定性的方法，有效规避工程风险，达到预期规划要求。达到预期规划要求。达到预期规划要求。

【技术实现步骤摘要】
一种计算大纵坡矩形隧道掘进面支护压力的方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，特别是涉及一种计算大纵坡矩形隧道掘进面支护压力的方法、设备及计算机存储介质。

技术介绍

[0002]随着许多学者通过理论分析、数值试验等方法研究了矩形顶管掌子面稳定性问题。在此基础上引入大纵坡条件，理论方面研究方法有极限平衡法，雷明锋等基于筒仓理论，采用极限平衡分析，引入线路坡度角，建立了迎坡施工条件下盾构隧道开挖面极限支护力的计算模型；梁禹等同样采用极限平衡法，将支护力求解以变分学观点来描述，并考虑隧道纵坡坡度及超孔隙水压力对极限支护力的影响，对隧道极限支护力计算公式提出了修正。周峻等采用极限分析上限法建立土体破坏模型，推导上坡条件下的开挖面极限支护压力理论公式；Huang等研究了一种基于连续速度场(CVF)的考虑纵向倾斜隧道角度和各向异性纯粘性土的隧道掌子面稳定性分析方法，提出了一种改进的加压盾构驱动纵向倾斜隧道三维CVF模型；Liu等采用边坡法对不同施工线边坡下的隧道工作面极限支护压力进行了分析研究了内摩擦角、土的黏结力、界面摩擦角、覆盖层厚度和隧道施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算大纵坡矩形隧道掘进面支护压力的方法，其特征在于，包括：建立大纵坡矩形隧道模型，所述大纵坡矩形隧道模型包括下部模型和上部模型，所述下部模型为楔形体和所述楔形体正前方的土仓土体，对应隧道工作面前方土体区域，上部模型对应为下部模型土体区域的上覆土体；获取所述楔形体体积及与地面夹角，计算得所述楔形体自重G1；获取所述上部模型体积与周向面积，基于土拱效应计算得所述上部模型的竖向应力σ
v
；利用所述竖向应力σ
v
与楔形体上表面积计算得所述楔形体所受竖向力P
v
；利用所述楔形体自重G1、所述竖向力P
v
、楔形体滑动面摩擦力T1和楔形体侧面摩擦力T2，建立楔形体极限平衡方程，得到土仓土体对掌子面作用力P
t1
；基于土仓土体自重，利用所述土仓土体对掌子面作用力P
t1
建立土仓土体极限平衡方程，得到支护压力P
t2
。2.如权利要求1所述一种计算大纵坡矩形隧道掘进面支护压力的方法，其特征在于，所述获取所述楔形体体积及与地面夹角，计算得所述楔形体自重G1，所述楔形体自重计算公式为：其中，γ为土体重度，L为顶管宽度，D为顶管高度，α为坡度角，θ为破坏倾角，S
ΔAFG
为所述楔形体侧面积。3.如权利要求2所述一种计算大纵坡矩形隧道掘进面支护压力的方法，其特征在于，所述获取所述上部模型体积与周向面积，基于土拱效应计算得所述上部模型的竖向应力σ
v
，所述上部模型的竖向应力σ
v
计算公式为：σ
v
＝κ(γR
‑
c
′
)其中，γ为土体重度，c
′
为土体粘聚力，为土体内摩擦角，K0为土体侧压力系数，R为土柱体积与其周向面积的比值4.如权利要求3所述一种计算大纵坡矩形隧道掘进面支护压力的方法，其特征在于，所述利用所述竖向应力σ
v
与所述楔形体上表面积计算得楔形体所受竖向力P
v
，所述楔形体所受竖向力P
v
计算公式为：P
v
＝σ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维，张宣扬，吴奔，俞淼，史培新，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：