富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法技术

本发明专利技术公开了一种富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法，包括以下步骤：采用

【技术实现步骤摘要】
富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法


[0001]本专利技术涉及盾构施工
，尤其涉及一种富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法
。

技术介绍

[0002]盾构隧道施工具有不影响地面交通
、
可减少对附近居民的噪声和振动影响；同时不受季节
、
天气制约，盾构推进
、
出土
、
拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，具有机械化程度高
、
人员投入量小
、
建造速度快等众多优点
。
而地铁盾构隧道施工大多处在相对较为繁华地带，地下管网错综复杂，同时因地区地质条件差异性较大，因此研究在不同地质条件下地铁隧道盾构施工对既有管道安全性判别方法具有重要的应用前景
。
[0003]目前，盾构隧道施工对既有管道影响研究较多，研究方法主要有：模型试验法
、
数值模拟法
、
现场实测法
、
理论解析法等
。
模型试验法和现场试验法分别因资金
、
经验
、
现场因素等不可控制而受限；理论解析法需提出较多基本假定，当地质条件复杂时计算冗杂；数值模拟法可利用软件自身优势，同时面对复杂多变的实际工况具有较好的使用价值
。
对于工程项目实际应用而言，简单又全面的预测预判方法更为需要，更有推广价值，但这方面目前还不能广泛应用到施工技术中
。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法，能够较快
、
全面
、
准确地得到双线富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道的安全性判别
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法，包括以下步骤：
[0006]采用
FLAC3D
软件建立地层
、
既有管道和下穿隧道的计算模型，并赋予计算模型物理力学参数；
[0007]对计算模型施加边界约束条件，并在自重应力下进行应力求解；
[0008]在计算模型的基础上，通过
FLAC3D
软件建立流
‑
固耦合模型，并利用刚度迁移法对盾构隧道施工掘进过程进行数值模拟；
[0009]提取数值模拟中的管道沉降曲线和应力分布情况，并对既有管道的安全性进行判别
。
[0010]较佳地，通过
FLAC3D
软件中的
brick
命令对计算模型进行网格单元划分，并通过
group
命令进行命名
。
[0011]较佳地，所述物理力学参数包括弹性模量
、
泊松比
、
密度
、
内摩擦角
、
粘聚力中的一项或多项组合
。
[0012]较佳地，对计算模型施加边界约束条件，并在自重应力下进行初始应力求解，具体包括：
[0013]通过
FLAC3D
软件中的
config fluid
命令打开渗流模式，并通过
set mech on fluid off
命令设置各向同性渗流模型；
[0014]在渗流模式下，通过
FLAC3D
软件中的
fix
命令对计算模型进行初始边界条件的设置；
[0015]通过
FLAC3D
软件中的
set grav
命令将土体自重赋值在计算模型的网格单元上，以进行初始应力求解；
[0016]将土体自重赋值清零，通过
FLAC3D
软件中的
sel shell id
命令赋予既有管道物理力学参数，并再次进行自重应力求解，以模拟管道存在后的应力状态
。
[0017]较佳地，所述管道沉降曲线包括管道位移云图，所述管道应力分布情况包括管道应力云图
。
[0018]较佳地，提取数值模拟中的管道沉降曲线和应力分布情况，并对既有管道的安全性进行判别，具体包括：
[0019]提取数值模拟中的管道位移云图和管道应力云图；
[0020]基于管道位移云图和管道应力云图，计算管道最大沉降量
、
最大差异沉降以及最大环向应力
、
最大纵向应力；
[0021]将计算结果分别与管道沉降控制标准以及管材许用应力对比分析，并判断既有管道是否处于安全状态
[0022]由于采用上述技术方案，使得本专利技术具有以下有益效果：
[0023]1)
可以根据盾构隧道施工工程地质
、
水文地质条件
、
隧道埋深
、
管道尺寸
、
管道材质
、
管道埋深等技术数据，综合考虑模拟现场实际施工情况，可提前多角度
、
较准确的预测盾构隧道施工对既有管道安全性的判别，对城市地下空间工程建设和管道设施的安全保护具有重要的参考意义
。
[0024]2)
可在项目施工策划阶段提前评估管道的安全性，为合理进行施工组织部署提供参考，方法简单有效，进一步也可进行参数敏感性分析，针对不同工况施工条件，具有很好的推广应用价值
。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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的附图
。
[0026]图1是本专利技术富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法的流程图
。
[0027]图2是本专利技术中隧道与既有管道位置关系的横断面示意图
。
[0028]图3是本专利技术中
FLAC3D
数值计算模型及其单元网格划分示意图
。
[0029]图4是本专利技术中盾构隧道开挖过程中孔隙水压力云图
。
[0030]图5是本专利技术中盾构隧道开挖过程中渗流矢量云图
。
[0031]图6是本专利技术中盾构隧道开挖过程中掌子面水平纵向位移云图
。
[0032]图7是本专利技术中盾构隧道贯通后管道竖向位移云图
。
[0033]图8是本专利技术中盾构隧道贯通后管道纵向应力分布云图
。
[0034]图9是本专利技术实施例左线隧道贯通后管道计算沉降量与实测数据对比
。
[0035]图
10
是本专利技术实施例右线隧道贯通后管道计算沉降量与实测数据对比
。
[0036]附图中标号对应关系如下：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法，其特征在于，包括以下步骤：采用
FLAC3D
软件建立地层
、
既有管道和下穿隧道的计算模型，并赋予计算模型物理力学参数；对计算模型施加边界约束条件，并在自重应力下进行应力求解；在计算模型的基础上，通过
FLAC3D
软件建立流
‑
固耦合模型，并利用刚度迁移法对盾构隧道施工掘进过程进行数值模拟；提取数值模拟中的管道沉降曲线和应力分布情况，并对既有管道的安全性进行判别
。2.
如权利要求1所述的富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法，其特征在于：通过
FLAC3D
软件中的
brick
命令对计算模型进行网格单元划分，并通过
group
命令进行命名
。3.
如权利要求1所述的富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法，其特征在于：所述物理力学参数包括弹性模量
、
泊松比
、
密度
、
内摩擦角
、
粘聚力中的一项或多项组合
。4.
如权利要求1所述的富水圆砾地层盾构隧道施工对既有管道安全性判别方法，其特征在于，对计算模型施加边界约束条件，并在自重应力下进行初始应力求解，具体包括：通过
FLAC3D
软件...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑康龙，王涛，张玉林，邹森，张正洪，范独立，宋学艺，赵尚君，霍泽瑞，
申请(专利权)人：中建八局科技建设有限公司，
类型：发明
国别省市：