沉井开口突泥判定方法技术

本发明专利技术涉及一种沉井开口突泥判定方法。顶管施工的沉井开口处是否会出现突泥，大都基于工程经验判定，结果并不可靠。本方法获取沉井开口的设计参数、沉井周围土体的重度，以及土体的粘聚力和内摩擦角；计算单位宽度内突泥体的重力、单位宽度内突泥体地下水渗流力、单位宽度内突泥体顶部的下压力，并计算单位宽度内突泥出现时的破坏力；计算单位宽度内突泥体顶部的抵抗力、单位宽度内突泥体底部的抵抗力，并计算单位宽度内突泥体的总抵抗力；比较单位宽度内突泥出现时的破坏力和单位宽度内突泥体的总抵抗力，获得判定结果。本方法结合突泥破坏力和突泥抵抗力两个数值来判断突泥是否会出现，原理清晰，可操作性强，能获得更可靠的结果。结果。结果。

【技术实现步骤摘要】
沉井开口突泥判定方法


[0001]本专利技术涉及顶管施工
，具体涉及一种沉井开口突泥判定方法。

技术介绍

[0002]在顶管法施工中，沉井是一种必需的结构形式，沉井为顶管施工提供工作空间，同时又能支挡周围土体保持其稳定性。顶管在顶进之前，往往采用设备事先将底部预留的开口打开，一旦开口裸漏，即可出现临空面，若开口深度或开口尺寸较大、土体性质较差，开口位置土体容易出现坍塌，造成突泥，严重者会引起地面沉降等灾害。迄今为止，对于开口处土体是否会出现突泥，大都基于工程经验，尚无可靠的方法进行判定。因此，需要提出一种能够判定开口后土体是否会出现突泥的方法，解决目前无法判断沉井开口是否突泥的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种沉井开口突泥判定方法，以解决目前仅通过工程经验判断沉井开口是否突泥存在的不可靠问题。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0005]沉井开口突泥判定方法，所述方法包括：
[0006]获取沉井开口的设计参数；
[0007]获取沉井周围土体的重度，以及土体的粘聚力和内摩擦角；
[0008]根据设计参数、重度和内摩擦角，计算单位宽度内突泥体的重力、单位宽度内突泥体地下水渗流力、单位宽度内突泥体顶部的下压力，并计算单位宽度内突泥出现时的破坏力；
[0009]根据设计参数、粘聚力和内摩擦角，计算单位宽度内突泥体顶部的抵抗力、单位宽度内突泥体底部的抵抗力，并计算单位宽度内突泥体的总抵抗力；
[0010]比较单位宽度内突泥出现时的破坏力和单位宽度内突泥体的总抵抗力，获得判定结果。
[0011]进一步地，沉井开口的设计参数包括上边缘埋深H、开口高度D。
[0012]进一步地，获取沉井周围土体的重度，以及土体的粘聚力和内摩擦角，包括：
[0013]在沉井周围土体内进行钻探取样；
[0014]利用环刀法对样品进行密度测试，测出密度后，乘以重力加速度，得到重度γ；
[0015]对样品进行快速直接剪切试验，测试出土体的粘聚力c和内摩擦角
[0016]进一步地，根据设计参数、重度和内摩擦角，计算单位宽度内突泥体的重力，包括：
[0017][0018]式中：
[0019]G为单位宽度内突泥体的重力；
[0020][0021]进一步地，根据设计参数、重度和内摩擦角，计算单位宽度内突泥体地下水渗流力，包括：
[0022][0023]式中：
[0024]J为单位宽度内突泥体地下水渗流力；
[0025]i为水力坡度；
[0026]γ
w
为地下水的重度。
[0027]进一步地，根据设计参数、重度和内摩擦角，计算单位宽度内突泥体顶部的下压力，包括：
[0028]P＝HγDcotα
[0029]式中：
[0030]P为单位宽度内突泥体顶部的下压力。
[0031]进一步地，计算单位宽度内突泥出现时的破坏力，包括：
[0032]T＝(G+J+P)sinα
[0033]式中：
[0034]T为单位宽度内突泥出现时的破坏力。
[0035]进一步地，根据设计参数、粘聚力和内摩擦角，计算单位宽度内突泥体顶部的抵抗力、单位宽度内突泥体底部的抵抗力，并计算单位宽度内突泥体的总抵抗力，包括：
[0036]R1＝cDcotα
[0037][0038]R＝R1+R2[0039]式中：
[0040]R1为单位宽度内突泥体顶部的抵抗力；
[0041]R2为单位宽度内突泥体底部的抵抗力；
[0042]R为单位宽度内突泥体的总抵抗力。
[0043]进一步地，比较单位宽度内突泥出现时的破坏力和单位宽度内突泥体的总抵抗力，获得判定结果，包括：
[0044]若T>R，沉井开口会出现突泥；
[0045]若T≤R，沉井开口不会出现突泥。
[0046]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0047]本专利技术的方法，通过突泥体自重作用、渗流力和上覆土体压力获得突泥破坏力，同时通过突泥体顶部和上覆土体之间的粘聚力、以及突泥体底部与下覆土体之间的抗剪强度获得突泥抵抗力，结合突泥破坏力和突泥抵抗力两个数值来判断突泥是否会出现，原理清晰，可操作性强，相对于仅凭经验判断的方式，能获得更可靠的结果，为沉井开口是否突泥的判定提供了更准确的量化方法。
附图说明
[0048]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
[0049]图1是本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0050]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。
[0051]本专利的描述中，需要理解的是，使用的所有技术以及科学术语具有与本专利所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，实施例中采用的装置为现有装置，对手段或装置的限定不能理解为对本专利的限制，同类型解决相同技术问题的手段或装置均在本专利的保护范围之内。
[0052]在本专利的描述中，需要理解的是，在描述方法的过程中涉及了多个步骤，不应理解为对方法步骤顺序的限制，在解决相同技术问题时仅通过改变步骤顺序获得的技术方案也在本专利的保护范围之内。
[0053]顶管施工过程中，若沉井开口处土体出现突泥，会造成安全隐患，引起地面沉降等灾害，导致工程延误，工程成本也会因此增加。沉井开口一旦打开，土体前方失去支撑，突泥体在自重作用、渗流力和上覆土体压力下沿着一定角度出现突泥，自重作用、渗流力和上覆土体压力提供突泥破坏力。而突泥体顶部和上覆土体之间的粘聚力提供阻止突泥的力，突泥体底部与下覆土体之间的抗剪强度提供另外一种阻止突泥的力，该两个力提供突泥的抵抗力。破坏力和抵抗力的相对大小，可决定突泥是否出现。根据该原理，本专利技术提供了一种沉井开口突泥判定方法，如图1，具体包括以下步骤：
[0054]S1：获取沉井开口的设计参数。
[0055]沉井开口的设计参数包括上边缘埋深H、开口高度D。
[0056]S2：获取沉井周围土体的重度，以及土体的粘聚力和内摩擦角，包括：
[0057]S201：在沉井周围土体内进行钻探取样；
[0058]S202：利用环刀法对样品进行密度测试，测出密度后，乘以重力加速度，得到重度γ；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.沉井开口突泥判定方法，其特征在于：所述方法包括：获取沉井开口的设计参数；获取沉井周围土体的重度，以及土体的粘聚力和内摩擦角；根据设计参数、重度和内摩擦角，计算单位宽度内突泥体的重力、单位宽度内突泥体地下水渗流力、单位宽度内突泥体顶部的下压力，并计算单位宽度内突泥出现时的破坏力；根据设计参数、粘聚力和内摩擦角，计算单位宽度内突泥体顶部的抵抗力、单位宽度内突泥体底部的抵抗力，并计算单位宽度内突泥体的总抵抗力；比较单位宽度内突泥出现时的破坏力和单位宽度内突泥体的总抵抗力，获得判定结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：沉井开口的设计参数包括上边缘埋深H、开口高度D。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：获取沉井周围土体的重度，以及土体的粘聚力和内摩擦角，包括：在沉井周围土体内进行钻探取样；利用环刀法对样品进行密度测试，测出密度后，乘以重力加速度，得到重度γ；对样品进行快速直接剪切试验，测试出土体的粘聚力c和内摩擦角4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：根据设计参数、重度和内摩擦角，计算单位宽度内突泥体的重力，包括：式中：G为单位宽度内突泥体的重力；5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：根据设计参...

【专利技术属性】
技术研发人员：林国强，苗壮，邹鑫，白朝能，沈豪，姬蕾蕾，
申请(专利权)人：中铁西安勘察设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：