CN111680350A - 盾构隧道的安全评估方法、装置和计算机可读存储介质 - Google Patents

盾构隧道的安全评估方法、装置和计算机可读存储介质 Download PDF

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CN111680350A CN202010513868.7A CN202010513868A CN111680350A CN 111680350 A CN111680350 A CN 111680350A CN 202010513868 A CN202010513868 A CN 202010513868A CN 111680350 A CN111680350 A CN 111680350A
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Abstract

本申请提供了一种盾构隧道的安全评估方法、装置和计算机可读存储介质，该方法包括：确定盾构隧道的风险点，风险点为盾构隧道中可能发生结构变形的地点；建立风险点的计算模型；采用计算模型模拟施工过程，并计算风险点的变形值和应力值；确定最大变形值和最大应力值，本方案通过对风险点的计算模型的建立和应用计算模型进行的仿真分析得到了风险点的变形值和应力值以及最大变形值和最大应力值，根据最大变形值和最大应力值实现了对盾构隧道的安全评估，所以仅仅通过计算模型和仿真分析就实现了对盾构隧道的安全评估，大大简化了盾构隧道的安全评估方法的计算过程，加快了评估的速度，缩短了评估的周期，进一步地加快了施工的进度。

Description

盾构隧道的安全评估方法、装置和计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及盾构隧道技术领域，具体而言，涉及一种盾构隧道的安全评估方法、装置、计算机可读存储介质和处理器。
背景技术
目前，盾构隧道在施工之前需要进行风险评估，从而根据评估结果判断施工方案的可行性，并进一步优化施工方案，现有的盾构隧道的安全评估方法的计算过程繁琐，导致评估周期过程，影响施工进度。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种盾构隧道的安全评估方法、装置、计算机可读存储介质和处理器，以解决现有技术中的安全评估方法的计算过程繁琐的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种盾构隧道的安全评估方法，包括：确定盾构隧道的风险点，所述风险点为所述盾构隧道中可能发生结构变形的地点；建立所述风险点的计算模型；采用所述计算模型模拟施工过程，并计算所述风险点的变形值和应力值；确定最大变形值和最大应力值。
可选地，在所述盾构隧道下穿地铁车站的情况下，所述风险点包括地铁站点、地铁区间隧道、风道和换乘通道，在所述盾构隧道下穿城市道路的情况下，所述风险点包括城市道路。
可选地，建立所述风险点的计算模型，包括：获取所述风险点的土层参数和结构参数；根据所述土层参数和所述结构参数进行数值模拟建模，得到所述计算模型。
可选地，采用所述计算模型模拟施工过程，并计算所述风险点的变形值和应力值，包括：将所述施工过程分为多个施工阶段；采用所述计算模型模拟各所述施工阶段，并计算各所述施工阶段的变形值和应力值。
可选地，确定最大变形值和最大应力值，包括：比较各所述施工阶段的变形值和应力值，得到所述最大变形值和所述最大应力值。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种盾构隧道的安全评估装置，包括：第一确定单元，用于确定盾构隧道的风险点；建立单元，用于建立所述风险点的计算模型；计算单元，用于采用所述计算模型模拟施工过程，并计算所述风险点的变形值和应力值；第二确定单元，用于确定最大变形值和最大应力值。
可选地，所述建立单元包括：获取模块，用于获取所述风险点的土层参数和结构参数；建立模块，用于根据所述土层参数和所述结构参数进行数值模拟建模，得到所述计算模型。
可选地，所述计算单元包括：拆分模块，用于将所述施工过程分为多个施工阶段；计算模块，用于采用所述计算模型模拟各所述施工阶段，并计算各所述施工阶段的变形值和应力值。
根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述的盾构隧道的安全评估方法。
根据本发明实施例的再一个方面，提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的盾构隧道的安全评估方法。
应用本发明的实施例，通过确定盾构隧道的风险点，再建立风险点的计算模型，然后根据建立好的计算模型模拟实际的施工过程，得到风险点的变形值和应力值，再根据风险点的变形值和应力值确定出最大变形值和最大应力值，即通过对风险点的计算模型的建立和应用计算模型进行的仿真分析得到了风险点的变形值和应力值以及最大变形值和最大应力值，根据最大变形值和最大应力值实现了对盾构隧道的安全评估，所以仅仅通过计算模型和仿真分析就实现了对盾构隧道的安全评估，大大简化了盾构隧道的安全评估方法的计算过程，加快了评估的速度，缩短了评估的周期，进一步地加快了施工的进度。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请实施例的盾构隧道的安全评估方法流程图；
图2示出了根据本申请实施例的盾构隧道的安全评估装置示意图；
图3示出了根据本申请实施例的计算模型示意图；
图4示出了根据本申请实施例的车站与盾构隧道的位置关系示意图；
图5示出了根据本申请实施例的采用计算模型模拟阶段一的示意图；
图6示出了根据本申请实施例的采用计算模型模拟阶段八的示意图；
图7(a)示出了根据本申请实施例的地铁10号线知春路站～知春里区间施工模拟阶段三竖向变形结果示意图；
图7(b)示出了根据本申请实施例的地铁10号线知春路站～知春里区间施工模拟阶段三横向变形结果示意图；
图7(c)示出了根据本申请实施例的地铁10号线知春路站～知春里区间施工模拟阶段七竖向变形结果示意图；
图7(d)示出了根据本申请实施例的地铁10号线知春路站～知春里区间施工模拟阶段七横向变形结果示意图；
图8(a)示出了根据本申请实施例的地铁13号线知春路站施工模拟阶段七竖向变形结果示意图；
图8(b)示出了根据本申请实施例的地铁13号线知春路站施工模拟阶段七横向变形结果示意图；
图9(a)示出了根据本申请实施例的地铁10号线知春路站风道施工模拟阶段七竖向变形结果示意图；
图9(b)示出了根据本申请实施例的地铁10号线知春路站风道施工模拟阶段七横向变形结果示意图；
图10(a)示出了根据本申请实施例的地铁10号线知春路站与地铁13号线换乘通道施工模拟阶段七竖向变形结果示意图；
图10(b)示出了根据本申请实施例的地铁10号线知春路站与地铁13号线换乘通道施工模拟阶段七横向变形结果示意图；
图11示出了根据本申请实施例的成府路计算模型示意图；
图12(a)示出了根据本申请实施例的成府路模拟施工阶段十的变形云示意图；以及
图12(b)示出了根据本申请实施例的成府路模拟施工阶段十的应力云示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
01、车站；02、盾构隧道。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
正如背景技术中所说的，现有技术中的安全评估方法的计算过程比较繁琐，为了解决上述问题，本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种盾构隧道的安全评估方法、装置、计算机可读存储介质和处理器。
根据本申请的实施例，提供了一种盾构隧道的安全评估方法。
图1是根据本申请实施例的盾构隧道的安全评估方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，确定盾构隧道的风险点，上述风险点为上述盾构隧道中可能发生结构变形的地点；
步骤S102，建立上述风险点的计算模型；
步骤S103，采用上述计算模型模拟施工过程，并计算上述风险点的变形值和应力值；
步骤S104，确定最大变形值和最大应力值。
上述方案中，通过确定盾构隧道的风险点，再建立风险点的计算模型，然后根据建立好的计算模型模拟实际的施工过程，得到风险点的变形值和应力值，再根据风险点的变形值和应力值确定出最大变形值和最大应力值，即通过对风险点的计算模型的建立和应用计算模型进行的仿真分析得到了风险点的变形值和应力值以及最大变形值和最大应力值，根据最大变形值和最大应力值实现了对盾构隧道的安全评估，所以仅仅通过计算模型和仿真分析就实现了对盾构隧道的安全评估，大大简化了盾构隧道的安全评估方法的计算过程，加快了评估的速度，缩短了评估的周期，进一步地加快了施工的进度。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请的又一种实施例，在上述盾构隧道下穿地铁车站的情况下，上述风险点包括地铁站点、地铁区间隧道、风道和换乘通道，在上述盾构隧道下穿城市道路的情况下，上述风险点包括城市道路，由于盾构隧道所处的位置不同，产生风险点的位置也不同，需根据盾构隧道实际所处的位置分析可能产生的风险点的位置。
本申请的另一种实施例，建立上述风险点的计算模型，包括：获取上述风险点的土层参数和结构参数；根据上述土层参数和上述结构参数进行数值模拟建模，得到上述计算模型，根据土层参数和结构参数进行数值模拟建模，实现了计算模型的准确建立。
本申请的再一种实施例，采用上述计算模型模拟施工过程，并计算上述风险点的变形值和应力值，包括：将上述施工过程分为多个施工阶段；采用上述计算模型模拟各上述施工阶段，并计算各上述施工阶段的变形值和应力值，可以按照最不利条件进行模拟，具体地，将施工过程分为施做竖井及注浆加固阶段、盾构区间推进至20m阶段、盾构区间推进至40m阶段、盾构区间推进至60m阶段、盾构区间推进至80m阶段、盾构区间推进至100m阶段、盾构区间推进至120m阶段以及盾构区间推进至140m阶段，通过对施工过程的分段处理，得到各施工阶段的变形值和应力值，实现了对盾构隧道更精确的安全评估。
本申请的另一种实施例，确定最大变形值和最大应力值，包括：比较各上述施工阶段的变形值和应力值，得到上述最大变形值和上述最大应力值，根据最大变形值和最大应力值评估盾构隧道的安全性，更能代表盾构隧道的安全性能，以实现对盾构隧道更精确的安全评估。
本申请实施例还提供了一种盾构隧道的安全评估装置，需要说明的是，本申请实施例的盾构隧道的安全评估装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于盾构隧道的安全评估方法。以下对本申请实施例提供的盾构隧道的安全评估装置进行介绍。
图2是根据本申请实施例的盾构隧道的安全评估装置的示意图。如图2所示，该装置包括：
第一确定单元10，用于确定盾构隧道的风险点；
建立单元20，用于建立上述风险点的计算模型；
计算单元30，用于采用上述计算模型模拟施工过程，并计算上述风险点的变形值和应力值；
第二确定单元40，用于确定最大变形值和最大应力值。
上述方案中，第一确定单元确定盾构隧道的风险点，建立单元建立风险点的计算模型，计算单元根据建立好的计算模型模拟实际的施工过程，得到风险点的变形值和应力值，第二确定单元根据风险点的变形值和应力值确定出最大变形值和最大应力值，即通过对风险点的计算模型的建立和应用计算模型进行的仿真分析得到了风险点的变形值和应力值以及最大变形值和最大应力值，根据最大变形值和最大应力值实现了对盾构隧道的安全评估，所以仅仅通过计算模型和仿真分析就实现了对盾构隧道的安全评估，大大简化了盾构隧道的安全评估方法的计算过程，加快了评估的速度，缩短了评估的周期，进一步地加快了施工的进度。
本申请的另一种实施例，上述建立单元包括获取模块和建立模块，获取模块用于获取上述风险点的土层参数和结构参数；建立模块用于根据上述土层参数和上述结构参数进行数值模拟建模，得到上述计算模型，根据土层参数和结构参数进行数值模拟建模，实现了计算模型的准确建立。
本申请的又一种实施例，上述计算单元包括拆分模块和计算模块，拆分模块用于将上述施工过程分为多个施工阶段；计算模块用于采用上述计算模型模拟各上述施工阶段，并计算各上述施工阶段的变形值和应力值，可以按照最不利条件进行模拟，具体地，将施工过程分为施做竖井及注浆加固阶段、盾构区间推进至20m阶段、盾构区间推进至40m阶段、盾构区间推进至60m阶段、盾构区间推进至80m阶段、盾构区间推进至100m阶段、盾构区间推进至120m阶段以及盾构区间推进至140m阶段，通过对施工过程的分段处理，得到各施工阶段的变形值和应力值，实现了对盾构隧道更精确的安全评估。
本申请的另一种实施例，第二确定单元还用于比较各上述施工阶段的变形值和应力值，得到上述最大变形值和上述最大应力值，根据最大变形值和最大应力值评估盾构隧道的安全性，更能代表盾构隧道的安全性能，以实现对盾构隧道更精确的安全评估。
上述盾构隧道的安全评估装置包括处理器和存储器，上述第一确定单元、建立单元、计算单元和第二确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来简化盾构隧道的安全评估方法的计算过程。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述计算机可读存储介质所在设备执行上述盾构隧道的安全评估方法。
本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述盾构隧道的安全评估方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：
步骤S101，确定盾构隧道的风险点，上述风险点为上述盾构隧道中可能发生结构变形的地点；
步骤S102，建立上述风险点的计算模型；
步骤S103，采用上述计算模型模拟施工过程，并计算上述风险点的变形值和应力值；
步骤S104，确定最大变形值和最大应力值。
本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：
步骤S101，确定盾构隧道的风险点，上述风险点为上述盾构隧道中可能发生结构变形的地点；
步骤S102，建立上述风险点的计算模型；
步骤S103，采用上述计算模型模拟施工过程，并计算上述风险点的变形值和应力值；
步骤S104，确定最大变形值和最大应力值。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例1
本实施例涉及一种具体的盾构隧道的安全评估方法，具体涉及盾构隧道下穿知春路车站安全评估方法。
具体包括如下步骤：
步骤S101，确定盾构隧道的风险点，上述风险点为上述盾构隧道中可能发生结构变形的地点；
根据新建京张铁路清华园隧道盾构区间工程与地铁13号线及地铁10号线相对位置关系，综合考虑既有地铁结构保护范围和新建工程的有效影响范围，本次工程共建立一个模型，覆盖本工程对地铁不同关键区段的影响。考虑到施工过程中的空间效应，计算模型根据新建工程的施工确定既有地铁10号线及地铁13号线结构和轨道的有效影响范围，重点考察既有地铁10号线知春路站及知春路站～知春里站区间、风道，既有地铁13号线知春路站，换乘通道结构和轨道由于施工产生的变形情况，分析其差异性变形。本次工程共存在四个风险点，风险点一为新建盾构工程穿越既有地铁10号线知春路站及知春路～知春里区间，风险点二为新建盾构工程邻近既有地铁13号线知春路站，风险点三为新建盾构工程穿越既有地铁10号线风道，风险点四为新建盾构工程穿越既有地铁10号线与地铁13号线换乘通道。
步骤S102，建立上述风险点的计算模型；
步骤S102包括：
步骤A1：获取上述风险点的土层参数和结构参数；
步骤A2：根据上述土层参数和上述结构参数进行数值模拟建模，得到上述计算模型。
根据实际需要，模型均采用实体单元模型。计算模型如图3所示，车站01与盾构隧道02的位置关系如图4所示。
数值模拟是根据实际工程进行一定假设，结合给定的参数，针对不同的工况合理确定弹塑体本构模型的力学参数。根据既有结构资料、新建隧道设计资料、混凝土结构设计相关规范及等效弹性模量计算，现取10号线车站模拟土层参数如表1所示和车站结构参数图表2所示。
表1
Figure BDA0002529426020000081
表2
编号 材料名称 重度(kN/m<sup>3</sup>) 弹性模量(GPa) 泊松比
3 管片 25 34.5 0.2
4 知春路车站 25 30 0.2
5 竖井初支 25 30 0.2
6 注浆层 23 28 0.2
步骤S103，采用上述计算模型模拟施工过程，并计算上述风险点的变形值和应力值；
步骤S103包括：
步骤B1：将上述施工过程分为多个施工阶段，如表3所示，将模拟施工阶段包括：阶段一：施做竖井及注浆加固；阶段二：盾构区间推进至20m；阶段三：盾构区间推进至40m；阶段四：盾构区间推进至60m；阶段五：盾构区间推进至80m；阶段六：盾构区间推进至100m；阶段七：盾构区间推进至120m；阶段八：盾构区间推进至140m。
步骤B2：采用上述计算模型模拟各上述施工阶段，并计算各上述施工阶段的变形值和应力值，图5是采用计算模型模拟阶段一的示意图，图6是采用计算模型模拟阶段八的示意图，
表3
模拟施工阶段 模拟施工说明
阶段一 施做竖井及注浆加固
阶段二 盾构区间推进至20m
阶段三 盾构区间推进至40m
阶段四 盾构区间推进至60m
阶段五 盾构区间推进至80m
阶段六 盾构区间推进至100m
阶段七 盾构区间推进至120m
阶段八 盾构区间推进至140m
采用上述计算模型对上述各阶段进行模拟，得到具体的变形结果，具体包括：
(1)地铁10号线知春路站～知春里区间变形结果表4所示，图7(a)示出的是地铁10号线知春路站～知春里区间施工模拟阶段三竖向变形结果，图中，一种灰度值图案代表一种的竖向变形T3大小，在用彩色图像表示的时候，不同的颜色的图案代表不同的竖向变形大小；右侧的百分比与变形大小相对应，例如竖向变形大小为+5.11621e-005m的部分占整个变形区域的百分比为46.8％，右侧的所有的百分比相加和为1，竖向变形大小中的“+”和“-”表示两种相反方向的变形，例如，“+”表示正向变形(凸起变形)，“-”表示负向变形(凹陷变形)；图7(b)示出的是地铁10号线知春路站～知春里区间施工模拟阶段三横向变形结果，T1表示横向变形，图7(b)的图形的表示原理与图7(a)相同；图7(c)示出的是地铁10号线知春路站～知春里区间施工模拟阶段七竖向变形结果，图7(c)的图形的表示原理与图7(a)相同；图7(d)示出的是地铁10号线知春路站～知春里区间施工模拟阶段七横向变形结果，T1表示横向变形，图7(d)的图形的表示原理与图7(a)相同。
表4
Figure BDA0002529426020000101
(2)地铁13号线知春路站变形结果如表5，图8(a)示出的是地铁13号线知春路站施工模拟阶段七竖向变形结果，T3表示竖向变形，图8(a)的图形的表示原理与图7(a)相同；图8(b)示出的是地铁13号线知春路站施工模拟阶段七横向变形结果，T1表示横向变形，图8(b)的图形的表示原理与图7(a)相同。
表5
Figure BDA0002529426020000102
Figure BDA0002529426020000111
(3)地铁10号线知春路站风道变形结果如表6所示，图9(a)示出的是地铁10号线知春路站风道施工模拟阶段七竖向变形结果，T3表示竖向变形，图9(a)的图形的表示原理与图7(a)相同；图9(b)示出的是地铁10号线知春路站风道施工模拟阶段七横向变形结果，T1表示横向变形，图9(b)的图形的表示原理与图7(a)相同。
表6
Figure BDA0002529426020000112
Figure BDA0002529426020000121
(4)地铁10号线知春路站与地铁13号线换乘通道变形结果如表7所示，图10(a)示出的是地铁10号线知春路站与地铁13号线换乘通道施工模拟阶段七竖向变形结果，T3表示竖向变形，图10(a)的图形的表示原理与图7(a)相同；图10(b)示出的是地铁10号线知春路站与地铁13号线换乘通道施工模拟阶段七横向变形结果，T1表示横向变形，图10(b)的图形的表示原理与图7(a)相同。
表7
Figure BDA0002529426020000122
步骤S104，确定最大变形值和最大应力值。
车站应力结构分析:
根据计算结果，地铁车站结构的不均匀沉降会引起结构应力变化，可能对结构造成影响，对四个风险点进行应力分析，提取各风险点发生最大变形时结构对应的应力变化结果，如表8所示：
表8
Figure BDA0002529426020000131
实施例2
本实施例涉及一种具体的盾构隧道的安全评估方法，具体涉及盾构隧道下穿城市道路安全评估方法。
具体包括如下步骤：
步骤S101，确定盾构隧道的风险点，上述风险点为上述盾构隧道中可能发生结构变形的地点；
根据新建京张铁路清华园隧道盾构区间工程与成府路、知春路、学院南路的相对位置关系，综合考虑既有地铁结构保护范围和新建工程的有效影响范围，本次工程共分别建立三个模型，分别计算对各城市道路的影响。考虑到施工过程中的空间效应，计算模型根据新建工程的施工确定施工有效影响范围，重点考察由于施工产生的变形情况，分析其差异性变形。本次工程共存在三个风险点，风险点一为新建盾构工程穿越成府路，风险点二为新建盾构工程穿越知春路，风险点三为新建盾构工程穿越学院南路根据实际需要,模型均采用实体单元模型。
步骤S102，建立上述风险点的计算模型，如图11所示，为成府路计算模型。
步骤S103，采用上述计算模型模拟施工过程，并计算上述风险点的变形值和应力值；
步骤S103包括：
步骤B1：将上述施工过程分为多个施工阶段，如表9所示，将模拟施工阶段包括：阶段一：盾构区间推进至10m；阶段二：盾构区间推进至20m；阶段三：盾构区间推进至30m；阶段四：盾构区间推进至40m；阶段五：盾构区间推进至50m；阶段六：盾构区间推进至60m；阶段七：盾构区间推进至70m；阶段八：盾构区间推进至80m；阶段九：盾构区间推进至90m；阶段十：盾构区间推进至100m。
表9
模拟施工阶段 模拟施工说明
阶段一 盾构区间推进至10m
阶段二 盾构区间推进至20m
阶段三 盾构区间推进至30m
阶段四 盾构区间推进至40m
阶段五 盾构区间推进至50m
阶段六 盾构区间推进至60m
阶段七 盾构区间推进至70m
阶段八 盾构区间推进至80m
阶段九 盾构区间推进至90m
阶段十 盾构区间推进至100m
采用上述计算模型对上述各阶段进行模拟，得到具体的变形结果，例如成府路变形结果如表10所示，图12(a)示出的是成府路模拟施工阶段十的变形云示意图，TZ表示变形值，图12(a)的图形的表示原理与图7(a)相同；图12(b)示出的是成府路模拟施工阶段十的应力云示意图，S-XX表示应力值，图12(b)的图形的表示原理与图7(a)相同。
表10
模拟施工阶段 结构变形类型 变形大小(mm) 变形部位
阶段一 纵向最大差异沉降 -0.34 隧道中线上方
阶段二 纵向最大差异沉降 -1.30 隧道中线上方
阶段三 纵向最大差异沉降 -3.58 隧道中线上方
阶段四 纵向最大差异沉降 -5.63 隧道中线上方
阶段五 纵向最大差异沉降 -6.46 隧道中线上方
阶段六 纵向最大差异沉降 -6.59 隧道中线上方
阶段七 纵向最大差异沉降 -6.59 隧道中线上方
阶段八 纵向最大差异沉降 -6.58 隧道中线上方
阶段九 纵向最大差异沉降 -6.84 隧道中线上方
阶段十 纵向最大差异沉降 -6.81 隧道中线上方
步骤S104，确定最大变形值和最大应力值。
知春路、学院南路的分析原理同成府路，根据计算结果，路面的不均匀沉降会引起其应力变化，可能对结构行车安全及舒适度造成影响，对三个风险点进行应力分析，如表11所示，提取各风险点发生最大变形时结构对应的应力变化结果。
表11
风险点 变形类型 变形大小(mm) 最大应力值(kPa)
成府路 纵向差异沉降 6.84 271.6
知春路 纵向差异沉降 4.84 166.9
学院南路 纵向差异沉降 4.18 210.1
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的盾构隧道的安全评估方法，通过确定盾构隧道的风险点，再建立风险点的计算模型，然后根据建立好的计算模型模拟实际的施工过程，得到风险点的变形值和应力值，再根据风险点的变形值和应力值确定出最大变形值和最大应力值，即通过对风险点的计算模型的建立和应用计算模型进行的仿真分析得到了风险点的变形值和应力值以及最大变形值和最大应力值，根据最大变形值和最大应力值实现了对盾构隧道的安全评估，所以仅仅通过计算模型和仿真分析就实现了对盾构隧道的安全评估，大大简化了盾构隧道的安全评估方法的计算过程，加快了评估的速度，缩短了评估的周期，进一步地加快了施工的进度。
2)、本申请的盾构隧道的安全评估装置，第一确定单元确定盾构隧道的风险点，建立单元建立风险点的计算模型，计算单元根据建立好的计算模型模拟实际的施工过程，得到风险点的变形值和应力值，第二确定单元根据风险点的变形值和应力值确定出最大变形值和最大应力值，即通过对风险点的计算模型的建立和应用计算模型进行的仿真分析得到了风险点的变形值和应力值以及最大变形值和最大应力值，根据最大变形值和最大应力值实现了对盾构隧道的安全评估，所以仅仅通过计算模型和仿真分析就实现了对盾构隧道的安全评估，大大简化了盾构隧道的安全评估方法的计算过程，加快了评估的速度，缩短了评估的周期，进一步地加快了施工的进度。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构隧道的安全评估方法，其特征在于，包括：
确定盾构隧道的风险点，所述风险点为所述盾构隧道中可能发生结构变形的地点；
建立所述风险点的计算模型；
采用所述计算模型模拟施工过程，并计算所述风险点的变形值和应力值；
确定最大变形值和最大应力值。
2.根据权利要求1所述的安全评估方法，其特征在于，在所述盾构隧道下穿地铁车站的情况下，所述风险点包括地铁站点、地铁区间隧道、风道和换乘通道，在所述盾构隧道下穿城市道路的情况下，所述风险点包括城市道路。
3.根据权利要求1所述的安全评估方法，其特征在于，建立所述风险点的计算模型，包括：
获取所述风险点的土层参数和结构参数；
根据所述土层参数和所述结构参数进行数值模拟建模，得到所述计算模型。
4.根据权利要求1所述的安全评估方法，其特征在于，采用所述计算模型模拟施工过程，并计算所述风险点的变形值和应力值，包括：
将所述施工过程分为多个施工阶段；
采用所述计算模型模拟各所述施工阶段，并计算各所述施工阶段的变形值和应力值。
5.根据权利要求4所述的安全评估方法，其特征在于，确定最大变形值和最大应力值，包括：
比较各所述施工阶段的变形值和应力值，得到所述最大变形值和所述最大应力值。
6.一种盾构隧道的安全评估装置，其特征在于，包括：
第一确定单元，用于确定盾构隧道的风险点；
建立单元，用于建立所述风险点的计算模型；
计算单元，用于采用所述计算模型模拟施工过程，并计算所述风险点的变形值和应力值；
第二确定单元，用于确定最大变形值和最大应力值。
7.根据权利要求6所述的安全评估装置，其特征在于，所述建立单元包括：
获取模块，用于获取所述风险点的土层参数和结构参数；
建立模块，用于根据所述土层参数和所述结构参数进行数值模拟建模，得到所述计算模型。
8.根据权利要求6所述的安全评估装置，其特征在于，所述计算单元包括：
拆分模块，用于将所述施工过程分为多个施工阶段；
计算模块，用于采用所述计算模型模拟各所述施工阶段，并计算各所述施工阶段的变形值和应力值。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述的盾构隧道的安全评估方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至5中任意一项所述的盾构隧道的安全评估方法。
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