【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于盾构施工，更具体地说，是涉及一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法与系统。
技术介绍
1、盾构施工具有对城市地面交通干扰小、施工周期短、适应复杂多变的地下环境等优点。这是目前城市隧道的首选施工方法。随着地下空间的不断开发和对隧道选型要求的进一步提高，越来越多的空间曲线盾构隧道被设计和建造。空间线盾构隧道的施工难度更大，对地面的影响更复杂。空间曲线盾构掘进不可避免地会影响周围土体并引起地面沉降，严重威胁邻近建筑物或地下管线。
2、目前，针对盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法主要包括基于经验公式完成沉降预测。基于经验公式的方法通常是根据历史施工数据和地质条件，利用经验公式进行预测，但由于地质条件的复杂性，经验公式的适用性有限。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法与系统。
2、一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，其特征在于，包括：
3、步骤1：根据盾构机的掘进姿态构建空间曲线盾构隧道计算模型和盾构横截面的整体下沉式模型；
4、步骤2：基于所述空间曲线盾构隧道计算模型和所述整体下沉式模型利用镜像法推导出竖向变形的最终解析解；
5、步骤3：根据竖向变形的最终解析解确定超挖间隙和盾尾整合间隙；
6、步骤4：利用所述超挖间隙和所述盾尾整合间隙计算地层沉降结果。
7、优选的，所述步骤2：基于所述空间曲线盾构隧道计算模型和
8、采用公式：
9、
10、
11、
12、
13、
14、推导出竖向变形的最终解析解；其中，sz为竖向变形的最终解析解，r为管片外径，(x,y,z)为半无限实体空间中的任意一点位置坐标，(x0,y0,z0)为半无限实体空间中产生体积为1的缺失的球形体积的球心坐标，s和t均为函数自变量，b和c为积分上下限变量，μ为泊松比。
15、优选的，所述超挖间隙计算公式为：
16、
17、其中，θs1为盾构机在区段1里使用弧度表示的掘进距离，β1为盾构机在区段1里的坡度，qs1为盾构机在区段1时的转弯半径，r为盾构机外径，ω为实际超挖间隙，h为盾构机在掘进至xoy平面时的盾构机中心埋深，βs1为盾构机在区段2时的坡度，α为偏航角，θs2为盾构机在区段2里使用弧度表示的掘进距离，βs2为盾构机在区段2时的坡度，qs2为盾构机在区段2时的转弯半径，sz,fin为sz内的x、y和z进行了偏移变换之后的解析解，z，q和θ皆为柱坐标积分下的积分变量。
18、优选的，所述盾尾整合间隙计算公式为：
19、
20、其中，gt为盾尾整合间隙。
21、优选的，所述地层沉降结果计算公式为：
22、s＝so+si
23、其中，s表示地层沉降结果。
24、本专利技术还提供了一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测系统，包括：
25、模型构建模块，用于根据盾构机的掘进姿态构建空间曲线盾构隧道计算模型和盾构横截面的整体下沉式模型；
26、竖向变形计算模块，用于基于所述空间曲线盾构隧道计算模型和所述整体下沉式模型利用镜像法推导出竖向变形的最终解析解；
27、超挖间隙和盾尾整合间隙计算模块，用于根据竖向变形的最终解析解确定超挖间隙和盾尾整合间隙；
28、沉降结果计算模块，用于利用所述超挖间隙和所述盾尾整合间隙计算地层沉降结果。
29、本专利技术还提供了一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法中的步骤。
30、本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法中的步骤。
31、本专利技术提供的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法与系统的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术通过利用盾构机的掘进姿态构建空间曲线盾构隧道计算模型和盾构横截面的整体下沉式模型，并基于此完成地层沉降预测，可以完整描述空间直线盾构施工的相关情况，为盾构施工中地表沉降的预测提供了精准的理论依据。
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1.一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，其特征在于，所述步骤2：基于所述空间曲线盾构隧道计算模型和所述整体下沉式模型利用镜像法推导出竖向变形的最终解析解，包括：
3.如权利要求2所述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，
4.如权利要求3所述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，其特征在于，所述盾尾整合间隙计算公式为：
5.如权利要求4所述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，其特征在于，所述地层沉降结果计算公式为：
6.一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测系统，其特征在于，包括：
7.一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法中的步骤。
8.一种计算
...【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，其特征在于，所述步骤2：基于所述空间曲线盾构隧道计算模型和所述整体下沉式模型利用镜像法推导出竖向变形的最终解析解，包括：
3.如权利要求2所述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，
4.如权利要求3所述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，其特征在于，所述盾尾整合间隙计算公式为：
5.如权利要求4所述的一种盾构隧道掘进施工引起的地层沉降预测方法，其特征在于，所述地层沉降结果计算公...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈辰，谢剑楠，李鹏飞，郝鹏飞，葛照国，杜亚南，翟艳峰，王福，孟令月，
申请(专利权)人：中铁十四局集团大盾构工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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