【技术实现步骤摘要】
本申请涉及隧道工程领域，具体而言，涉及一种基于地表沉降的双线隧道下穿既有盾构隧道位移预测方法。
技术介绍
1、随着城市盾构隧道的不断增加，新建隧道下穿既有盾构隧道的情况时有发生。新建小净距双线隧道下穿既有盾构隧道时可能会诱发既有隧道变形，造成管片开裂、螺栓破坏、渗水等一系列不利影响，严重时甚至会引起列车脱轨等安全事故。因此研究小净距双线隧道施工对运营盾构隧道的纵向影响机理对于保障城市地下轨道交通的良好运营具有重要的工程价值。
2、目前对于双线隧道下穿施工诱发既有盾构隧道纵向变形的理论求解方法主要为两阶段分析法。两阶段分析法中的第一阶段是预测新建隧道开挖施工引起在既有盾构隧道深度处的深层竖向土体位移；第二阶段是把深层竖向土体位移施加于既有盾构隧道之上，求取既有盾构隧道的纵向变形。
3、采用两阶段分析法的难点在于第一阶段中如何准确地预测既有盾构隧道埋深位置的深层竖向土体预测。前人研究时往往通过经验和理论计算方法进行深层竖向土体位移预测，不管经验和理论计算方法，其关键参数为土体的地层损失率，地层土体损失率大小决定了深层竖向土体位移的大小。然而现有方法在考虑新建隧道施工引起的地层损失率时，往往是根据城市内原先的地铁隧道施工经验进行估计，没有考虑到城市各个地区土体性质的差异，当城市各个地区的地层物理性质相差较大时，现有方法将会导致对既有盾构隧道纵向变形的错估，特别是对于双线隧道施工，第一条隧道施工已经造成了地层的扰动，这将导致第二条隧道施工时将对地层二次扰动。这样的情况下二次扰动地层的地层损失率预估有很大的误差，最
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种基于地表沉降的双线隧道下穿既有盾构隧道位移预测方法，其通过地表沉降实测数据反演得到计算参数，避免了选取地层损失率时的随机性，可以更真实反映双线隧道下穿施工诱发既有盾构隧道纵向变形规律。
2、本申请是这样实现的：
3、本申请提供一种基于地表沉降的双线隧道下穿既有盾构隧道位移预测方法，包括以下步骤：
4、s1、根据新建双线隧道诱发的地表沉降监测结果进行反演，得到反映新建双线隧道施工诱发地表沉降曲线特征的相关系数，利用反演得到的系数预测既有隧道位置处的深层土体沉降；
5、s2、将既有盾构隧道视为地基上的连续梁模型，得到关于既有盾构隧道竖向位移的平衡微分方程；
6、s3、利用有限差分法简化平衡微分方程，并求解得到既有盾构隧道的竖向位移。
7、在一些可选的实施方案中，根据新建双线隧道诱发的地表沉降监测结果进行反演包括以下步骤：
8、s11、根据新建第一条隧道施工结束后的地表沉降监测数据，通过以下peck公式反算得到地层损失率vl和地表沉降槽宽度i：
9、
10、式中，s(x)为新建第一条隧道施工诱发的地表沉降；smax为新建第一条隧道施工诱发的最大地表沉降值；a为隧道横截面积；i为地表沉降槽宽度；vl为地层损失率；x为距离新建第一条隧道轴线的水平距离；
11、s12、利用上述peck公式，通过新建第一条隧道施工结束后的地表监测数据反算得到的地表沉降槽参数预测新建第二条隧道施工诱发的地表沉降，并在第二条隧道施工通过地表沉降监测剖面后，收集监测剖面上可监测到明显地表沉降的监测点的实际监测数据，得到新建第二条隧道施工诱发的地表沉降实测值，计算新建第二条隧道施工诱发的地表沉降实测值与上述peck公式预测值的差值，定义差值为双重扰动效应引起的附加沉降，定义函数e(x)为双重扰动效应引起的附加沉降与peck公式预测值的比值，即：
12、
13、式中，sr(x)为新建第二条隧道施工诱发的地表沉降实测值，sp(x)为根据peck公式预测的新建第二条隧道施工诱发的地表沉降预测值；
14、s13、通过高斯型曲线对上述e(x)函数进行拟合，并利用函数ê(x)对peck公式进行修正，得到以下修正后的考虑新建第一条隧道施工扰动影响的新建第二条隧道施工诱发地表沉降的简化预测公式：
15、
16、
17、式中：x1为后建第一条下穿隧道轴线位置；x2为后建第二条下穿隧道轴线位置；s2(x)为新建第二条隧道施工诱发的沉降；η(x)为修正系数；m为修正系数最大值；β为宽度修正系数；i为地表沉降槽宽度；
18、s14、将修正后的考虑新建第一条隧道施工扰动影响的新建第二条隧道施工诱发地表沉降的简化预测公式推广至地下，以使用地表监测数据反分析得到的相关参数来预测任意深度z处的深层土体沉降：
19、
20、式中：i(z)为深度为z处的沉降槽宽度；a为隧道横截面积；vl为地层损失率；x为距离后建第一条下穿隧道的水平距离；η(x)为修正系数；m为修正系数最大值；β为宽度修正系数。
21、在一些可选的实施方案中，得到关于既有盾构隧道竖向位移的平衡微分方程包括以下步骤：
22、s21、将既有盾构隧道视为pasternak地基上的timoshenko梁，取既有盾构隧道上任一微元体得到受力和弯矩平衡方程：
23、
24、
25、式中，q为既有盾构隧道附加剪力；m为既有盾构隧道附加弯矩；de为既有盾构隧道外径；p(x)为因土体损失引起的周围地层对既有盾构隧道的附加荷载；k为地基基床系数；w(x)为既有盾构隧道竖向位移；g为剪切层参数；
26、s22、根据弯矩、剪力与竖向位移之间的关系调整上述受力和弯矩平衡方程得到平衡微分方程：
27、
28、式中，(ei)eq为既有盾构隧道的纵向等效抗弯刚度；(κga)eq为既有盾构隧道等效剪切刚度。
29、在一些可选的实施方案中，既有盾构隧道的竖向位移求解方法包括以下步骤：
30、s31、利用有限差分法，将步骤s22中的平衡微分方程改写成有限差分方程：
31、
32、s32、假定既有盾构隧道两端自由，得到既有盾构隧道两端弯矩和剪力均为0的边界条件，结合边界条件和步骤s31中的有限差分方程，计算得到既有盾构隧道竖向位移矩阵形式的解：
33、{w}＝([k1]+[k2]-[k3])-1({p1}-{p2}-{p3})。
34、本申请的有益效果是：本申请提供的基于地表沉降的双线隧道下穿既有盾构隧道位移预测方法具有以下优点：
35、一、通过地表沉降实测数据反演得到计算参数，避免了选取地层损失率时的随机性，可以更真实反映新建双线隧道下穿施工诱发既有盾构隧道纵向变形规律。
36、二、能够考虑到由于新建双线隧道前后施工对地层的双重扰动效应，能够合理地反映小净距双线隧道施工诱发地层沉降不对称的特点；
37、三、理论计算结果与实测结果相对吻合，验证了理论方法的合理性，可以真实反映新建双线隧道施工诱发既有盾构隧道纵向变形规律，从而本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于地表沉降的双线隧道下穿既有盾构隧道位移预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于地表沉降的双线隧道下穿既有盾构隧道位移预测方法，其特征在于，根据新建双线隧道诱发的地表沉降监测结果进行反演包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于地表沉降的双线隧道下穿既有盾构隧道位移预测方法，其特征在于，得到关于既有盾构隧道竖向位移的平衡微分方程包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于地表沉降的双线隧道下穿既有盾构隧道位移预测方法，其特征在于，既有盾构隧道的竖向位移求解方法包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于地表沉降的双线隧道下穿既有盾构隧道位移预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于地表沉降的双线隧道下穿既有盾构隧道位移预测方法，其特征在于，根据新建双线隧道诱发的地表沉降监测结果进行反演包括以下步骤：
3.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍超，屈秦萼，梁荣柱，李忠超，吕金剑，谭冲，黄文霞，李徐德，李海，宋秦淼，刘律，黄栋，彭静，
申请(专利权)人：武汉市市政建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。