本发明专利技术公开一种考虑注浆压力的顶管施工引起土体变形的确定方法，通过地质调查确定场地的土层参数，然后用Mindlin的位移解确定正面附加顶推力、侧面摩阻力引起的位移，用三维的圆孔扩张理论确定注浆压力引起的位移与变形，用Sagaseta的土体损失引起的土体位移模式确定土体损失等引起的变形。通过四种因素引起变形的叠加最终确定顶管施工引起的土体变形，从而为顶管施工保护提供依据。本发明专利技术避免以往变形预测片面性和不可靠性，对传统的方法优势主要是对顶管施工引起的变形预测更为准确，并且方法简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种建筑工程
的方法，具体是一种顶管施工引起土体变形的确定方法。
技术介绍
顶管技术是在不开挖地表的情况下，利用液压油缸从顶管工作井将顶管机和待铺设的管节在地下逐节顶进，直到顶管接收井的非开挖地下管道施工工艺。由于施工具有不会阻碍交通、无过大的噪音和振动等特点，顶管技术在城市地下管道的施工中得到广泛应用，如城市供排水、煤气管道、电力隧道、通信电缆、发电厂循环水冷却管道等。然而，在城市密集建筑物和地下构筑物的环境中，顶管施工时引起土体变形却不容忽视，如何精确确定顶管施工引起土体变形既是顶管设计施工的关键也是难点。葛金科等在《现代顶管施工技术与工程实例》一书中提到顶管施工中与地层的变形密切相关的环节如下①顶管机姿态控制与开挖面的土压设定；②顶管的顶进与换管；③注浆过程；④顶管机的进出洞控制等。 上述4个方面除进出洞外，其他几个环节贯穿施工的全过程。经对现有的技术文献检索发现，当前顶管施工引起土体变形的理论解法大多参考盾构法的分析方法，即仅考虑掘进机和土体损失引起的土体变形。实际上，顶管法与盾构法的掘进和衬砌安装方式悬殊，使其土体变形的影响因素也不同。较少一部分学者考虑到其他因素的影响，如魏纲于2005年在其博士学位论文《顶管工程土与结构的性状及理论研究》中利用Mindlin解确定顶管掘进机正面顶推力、侧面摩阻力和后续管道与土体之间的摩擦力引起的土体变形。但魏纲的方法存在明显的不足，他忽略了注浆压力这一重要因素对土体变形的影响，也忽略了触变泥浆套的存在使后续管节摩阻力对土体变形的影响权重降低的事实。实际顶管施工中，注浆的影响较大，确定顶管施工引起土体变形应考虑土体损失、正面附加顶推力、侧面摩阻力和注浆压力的共同作用。因此，当前的分析方法具有较强的片面性和不可靠行，亟需一种方法可以考虑以上四种因素的土地变形预测方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种顶管施工引起土体变形的确定方法，考虑土体损失、正面附加顶推力、侧面摩阻力和注浆压力的共同作用来确定顶管施工引起土体变形，解决了上述存在的问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术通过地质调查确定场地的土层参数， 然后用Mindlin的位移解确定正面附加顶推力、侧面摩阻力引起的位移，用三维的圆孔扩张理论确定注浆压力引起的位移与变形，用^gaseta的土体损失引起的土体位移模式确定土体损失等引起的变形。通过四种因素引起变形的叠加最终确定顶管施工引起的土体变形，从而为顶管施工保护提供依据。本专利技术所述方法包括以下步骤第一步、通过钻孔取土的方法对施工场地进行土层划分，随后获取施工现场土样说明书2/6页⑶ 102538741 八进行室内常规土工试验，得到施工现场土层划分信息和地质信息。对各层土体弹性模量、剪 切模量及泊松比取平均值。〔0008〕 所述的获取施工现场土样是指用厚壁取土设备，在施工现场从地面至顶管轴线 设计深度的1. 5倍取土，用于做室内常规土工试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少 于三个试件为宜；〔0009〕 所述的室内常规土工试验是指三轴压缩试验和常规单向压缩试验。其中 ^00103 所述的三轴试验是指通过三轴剪力仪测定土的静止侧压力系数、和土体剪切模量…通过以下公式确定土的泊松比…!^。〔0011〕 所述的常规单向压缩试验是指通过常规单向压缩仪测得土体的压缩模量28。通 过以下公式确定土体弹性模量^ (丨^、!!)艮。 〔0012〕 第二步、确定正面附加顶推力引起的土体位移。〔0013〕 所述的正面附加顶推力引起的土体位移包括2轴方向的位移化，7轴方向的位移 ~，2轴方向的位移巧。其中，X轴方向是指管节轴向沿顶进方向；7轴方向是指水平方向并 垂直于管轴方向；2轴方向是指竖直向下并垂直于管轴方向，原点为掘进机开挖面中心处。 X、7、2满足笛卡尔坐标系。〔0014〕 所述的X轴方向的位移…满足以下公式〔0015〕权利要求1. 一种，其特征在于包括以下步骤第一步、通过钻孔取土的方法对施工场地进行土层划分，随后获取施工现场土样进行室内常规土工试验，得到施工现场土层划分信息和地质信息，对各层土体弹性模量E、剪切模量G及泊松比μ取平均值；第二步、确定正面附加顶推力引起的土体位移；所述的正面附加顶推力引起的土体位移包括χ轴方向的位移U1, y轴方向的位移V1, ζ轴方向的位移巧，其中，χ轴方向是指管节轴向沿顶进方向；y轴方向是指水平方向并垂直于管轴方向；2轴方向是指竖直向下并垂直于管轴方向，原点为掘进机开挖面中心处，x、y、 Z满足笛卡尔坐标系；所述的X轴方向的位移U1满足以下公式2.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的获取施工现场土样是指用厚壁取土设备，在施工现场从地面至顶管轴线设计深度的1. 5倍取土，用于做室内常规土工试验，取土量根据试件量确定，以每层土不少于三个试件。3.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的室内常规土工试验是指三轴压缩试验和常规单向压缩试验。4.根据权利要求ι所述的，其特征在于所述的三轴试验是指通过三轴剪力仪测定土的静止侧压力系数kQ和土体剪切模量G，通过以下公式确定土的泊松比+ = ▲。5.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的常规单向压缩试验是指通过常规单向压缩仪测得土体的压缩模量h，通过以下公式确定土体弹性模量E = (l"2k0y)EsO6.根据权利要求1所述的，其特征在于所述的土体损失率η，对于黏土取0. 5% 2. 5%。全文摘要本专利技术公开一种，通过地质调查确定场地的土层参数，然后用Mindlin的位移解确定正面附加顶推力、侧面摩阻力引起的位移，用三维的圆孔扩张理论确定注浆压力引起的位移与变形，用Sagaseta的土体损失引起的土体位移模式确定土体损失等引起的变形。通过四种因素引起变形的叠加最终确定顶管施工引起的土体变形，从而为顶管施工保护提供依据。本专利技术避免以往变形预测片面性和不可靠性，对传统的方法优势主要是对顶管施工引起的变形预测更为准确，并且方法简单。文档编号G01B21/32GK102538741SQ20111044062公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日专利技术者吴怀娜, 李方楠, 沈水龙, 许烨霜 申请人:上海交通大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许烨霜，吴怀娜，沈水龙，李方楠，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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