CN112035917A - 盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法及装置 - Google Patents
盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112035917A CN112035917A CN202010820982.4A CN202010820982A CN112035917A CN 112035917 A CN112035917 A CN 112035917A CN 202010820982 A CN202010820982 A CN 202010820982A CN 112035917 A CN112035917 A CN 112035917A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- soil
- shield tunneling
- measuring point
- ultimate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 87
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 106
- 238000004441 surface measurement Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000009933 burial Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 206010033799 Paralysis Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
- G06Q10/06393—Score-carding, benchmarking or key performance indicator [KPI] analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/08—Construction
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/26—Government or public services
- G06Q50/265—Personal security, identity or safety
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Economics (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Marketing (AREA)
- Development Economics (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Geometry (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
本发明公开了一种盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法及装置,其中,方法包括步骤:获取盾构掘进施工区域的土体物理学参数及隧道埋深;以土压力为盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算所获得的一个地表测点的竖向位移为该地表测点的竖向极限位移;当土压力取主动土压力时,竖向位移为极限沉降,当土压力取被动土压力时,竖向位移为极限隆起。装置包括:读取模块,用于读取盾构掘进施工区域的土体物理学参数和隧道设计参数;输入模块,用于输入盾构掘进施工区域的各个地表测点的位置信息;处理模块,用于根据土体物理学参数和隧道设计参数计算各个地表测点的竖向极限位移;输出模块,用于输出各个地表测点的竖向极限位移。
Description
技术领域
本发明属于盾构施工技术领域,尤其涉及一种盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法及装置。
背景技术
盾构法具有地质环境适应性强、安全性高、周边环境影响小、施工速度快等优点,是目前城市地铁隧道施工的主要方法,尤其在城市建筑密集区当中往往作为首选的施工方法。然而,盾构掘进施工过程中所引起的地表竖向位移不可避免,由于地表竖向位移过大引起的盾构隧道施工事故屡有发生,造成城市周边建筑塌陷和交通瘫痪,甚至更加严重的后果。因此,对于地下工程这种隐蔽性较强的工程而言,若能事先预估盾构施工所导致的地表极限竖向位移,将会对地铁隧道等盾构施工的安全性评估起到非常重要的预警,并可以为盾构掘进施工方案的选择和优化提供有力技术支撑和参考。令人遗憾的是,目前现有技术不能有效预测盾构施工所导致的地表竖向位移的极限值,即地表极限竖向位移。
发明内容
本发明目的在于提供一种技术方案获得盾构掘进施工地表极限竖向位移的预测数据,以便对地铁隧道等盾构施工的安全性评估提供预警指标,为盾构掘进施工方案的选择和优化提供有力技术支撑和参考。
本发明技术方案首先一个方面提供一种盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法,其包括以下步骤:
获取盾构掘进施工区域的土体物理学参数及隧道埋深,所述土体物理学参数包括主动土压力和被动土压力;
以土压力为所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算所获得的一个地表测点的竖向位移为该地表测点的竖向极限位移;所述竖向极限位移包括极限沉降和极限隆起,当土压力取主动土压力时,所述竖向位移为极限沉降,当土压力取被动土压力时,所述竖向位移为极限隆起。
优选的,一些实施例中,所述主动土压力取库伦主动土压力,所述被动土压力取库伦被动土压力。
优选的,一些实施例中,利用球孔扩张理论计算所述获取盾构掘进施工区域的塑性区半径。
作为对本发明第一方面技术方案的充分支持,本发明还具体的公开了一种盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法,尤其适用于圆形盾构,其包括以下步骤:
根据无限体球孔扩张土体公式计算所述盾构掘进施工区域的塑性区半径Rp;
和/或,
优选的,所述盾构掘进施工区域的塑性区半径Rp的求解式为,
式中,IRR为修正的刚度指标,Ru为掘进球孔所受球形均布压力增加到最大到极限压力P0时的掘进球孔半径;
所述IRR的求解函数包括:
基于上述各个方法的,本发明提供技术方案另一个方面提供一种盾构掘进施工地表极限竖向位移预测装置,其包括:
读取模块,用于读取盾构掘进施工区域的土体物理学参数和隧道设计参数;
输入模块,用于输入所述盾构掘进施工区域的各个地表测点的位置信息;
处理模块,用于根据所述土体物理学参数和所述隧道设计参数计算所述各个地表测点的竖向极限位移;
输出模块,用于输出所述各个地表测点的竖向极限位移;
其中,一个地表测点的竖向极限位移中,其极限沉降由土压力取主动土压力时的所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算获得,和/或,其极限沉降由土压力取被动土压力时的所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算获得。
本发明提供技术方案的技术效果包括但不限于以下方面:
(1)针对实际盾构隧道中土体为半无限体的情形,可以利用镜像法中源和汇的组合来消除地表的竖向应力,进一步的可以通过Cerruti解答消除地表剪应力的影响,从而将无限土体空间问题转化为半无限土体空间问题。
(2)盾构隧道围压值介于主动土压力值Ea与被动土压力值Ep之间,采用库伦主动土压力和被动土压力分别作为围压值进行计算,从而获得地表的极限竖向位移,即地表的极限沉降值和极限隆起值。
(3)本发明已开始实施验证,根据实践反馈典型盾构区间隧道的实测值和本发明提供的竖向极限位移值进行比对反馈,无论是实际地表沉降值还是隆起值均位于竖向极限位移区间,盾构施工安全进行,证明本提供预测结果具有很好的预估预警效果。
附图说明
图1为本发明一个盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法实施例中塑性区和弹性区结构示意图;
图2为本发明一个盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法实施例中通过半无限体模型计算竖向位移的算法示意图;
图3为本发明一个具体的盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法实施例中地表测点预测竖向极限位移与实际发生竖向位移的对比曲线;
图4为本发明另一个具体的盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法实施例中地表测点预测竖向极限位移与实际发生竖向位移的对比曲线。
具体实施方式
以下提供结合附图及多个实施例进一步说明本发明提供的技术方案,以便本领域技术人员实施和改进。
首先应当说明的是,近年来,球孔扩张理论以及镜像法在进行地铁隧道所引发的地面沉降理论研究方面显现了较好的应用前景。黎春林和缪林昌(2016)利用小孔扩张理论研究了盾构同步注浆对塑性区的影响范围,其研究结果作为盾构施工注浆参数参考。Zouand Zuo(2017)应用柱形孔扩张表达盾构同步注浆对地层的冲击现象,采纳镜像法导出了同步注浆期间地表变形的计算式。林存刚等(2014)采用虚拟镜像技术用于研究盾构掘进引得的地表沉降规律,结果预测值均大于实测值,需要引入修正参数以得到更加符合实际的规律。以此,上述现有技术均不能有效预测盾构施工所导致的地表极限位移。
本发明中所称地表测点指具体的一个需要预测竖向极限位移的地表位置,在施工中验证,需要根据施工记录测量其实际竖向位移以验证是否处于本发明所预测的竖向极限位移的区间内。
本发明的各个盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法实施例中,通过以下步骤获得地表极限竖向位移的预测值:
步骤一,获取勘察资料提供的盾构掘进施工区域的土体物理学参数,以及,设计资料提供的隧道设计参数。
隧道设计参数包括隧道埋深H、隧道盾构构型等。
步骤二,根据土体物理学参数分别获得盾构掘进施工区域一个截面的弹性区和塑性区的交界。
步骤三,根据弹性区和塑性区的交界判断一个地表测点位于弹性区还是塑性区。
步骤四,以土压力为盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算所获得的竖向位移为该地表测点的一个竖向极限位移,其中,当土压力取主动土压力时,所述竖向位移为竖向极限位移的极限沉降,当土压力取被动土压力时,所述竖向位移为竖向极限位移的极限隆起。
示范的,如图1所示的盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法实施例中,施工项目采用圆形盾构施工,根据无限体球孔扩张土体理论,即,假定无限土体内某点有初始小孔,球孔初始半径为a0,球孔内受初始球形均布压力P0。当P0逐渐增加到最大到极限压力Pu时,此时小孔半径为Ru,塑性区半径为Rp,塑性区以外为弹性区,该理论假设条件(1)土体各向同性;(2)土体服从M-C屈服准则;(3)土体初始内压各向相等。根据周炳勤(小孔扩张理论及其应用[D].东南大学,2005.)提及的无限体球孔扩张土体公式,可获得塑性区半径Rp求解公式为:
E为弹性模量;G为剪切模量;为内摩擦角;Ψ为剪胀角;P0为土体初始应力;c0为粘聚力;v为泊松比;σp为弹塑性交界处的径向应力;表示弹塑性交界处的应变,Δ为塑性体积平均体积应变,IR为刚度指标,IRR为修正的刚度指标。
本实施例提供步骤二中一种弹性区和塑性区的交界,根据塑性区半径Rp即可获得圆形盾构截面中弹性区和塑性区的交界,本领域技术人员知晓,在可获得圆形盾构情形下弹性区和塑性区的交界,通过复变分析,可以获得矩形盾构等情形的弹性区和塑性区的交界,因此,本发明所述弹性区和塑性区的求解并不局限于圆形盾构。
示范的,一个盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法实施例中,由于在实际盾构隧道中土体为半无限体,本实施例采用镜像法中源和汇的组合来消除地表的竖向应力,但需要利用Cerruti解答消除地表剪应力的影响。从而将无限空间问题转化为半无限空间问题。如图2所示,本实施例构建盾构掘进施工区域半无限体模型用于计算盾构掘进施工区域一个地表测点的竖向位移:
点汇位移:
点源位移:
地表应力修正:利用下述数值积分求得
其中,x为计算点的水平坐标,H为隧道埋深,r、θ为以隧道中心为原点建立的极坐标参数,α为选取的扩张球孔的半径。
对于一个地表测点,其地表竖向位移,即测点地面距z=0,R1=R2=R,半无限体地表竖向位移公式为:
弹性区地表测点竖向位移uz(弹):
塑性区地表测点竖向位移uu2:
本实施例提供步骤四中一种地表测点的竖向位移的计算方法,利用Cerruti解答消除地表剪应力的影响后的半无限体模型,获得地表测点的竖向位移。本领域技术人员知晓,根据多种半无限体模型,再根据地表测点是否位于弹性区,均可获得其竖向位移。本实施例中,在获得地表测点的过程中,分别取球孔极限内压值Ea或者Ep即为盾构隧道的围压。本实施例中,使用隧道所处深度所对应土压力为盾构隧道的围压对地表测点的竖向位移进行计算,具体的,取围压为隧道所处深度所对应主动土压力计算所得地表测点的竖向位移为极限沉降,取围压为隧道所处深度所对应被动土压力计算所得地表测点的竖向位移为极限隆起。
优选的,在一个上述预测方法的改进实施例中,盾构掘进施工区域土层盾构隧道穿越土层主要为粉细砂,在步骤四中,采用库伦土压力作为围压进行计算,具体的,
在计算地表测点的极限沉降时,围压取主动土压力Ea;
在计算地表测点的极限隆起时,围压取主动土压力Ep;
其中,本实施例中土压力取库伦土压力,因此, Ka为库伦主动土压力系数,Kp为库伦被动土压力系数,γ为重度。在一些其他实施例中,土压力也可以采用朗肯土压力等计算方法,或者多种土压力的计算方法的结合,以获得更好的预测效果。
本发明的一个盾构掘进施工地表极限竖向位移预测装置的实施例中,预测装置用于实现如上述各个预测方法,其包括:
读取模块,用于读取盾构掘进施工区域的土体物理学参数和隧道设计参数;本实施例的预测装置在连接存储盾构掘进施工区域的土体物理学参数和隧道设计参数的管理系统时,通过读取模块获得相关数据。另一些实施例中,读取模块被配置为从存储器中读取盾构施工对应的电子化施工资料和勘察资料数据。
输入模块,用于输入所述盾构掘进施工区域的各个地表测点的位置信息;根据特别关注的地表位置,通过输入模块向本实施例的处理模块发送该地表位置需要预测的地表测点,一个地表测点可以根据多种坐标系描述其与隧道的相对位置,示范的,一个地表测点可以用距隧道中心的距离表示。本实施例中,地表测点由作为输入模块的人机接口手动输入,另一些实施例中,输入模块被配置为读取其他系统携带相关信息的查询消息,同时,输出模块的将预测结果作为响应的返回。
处理模块,用于根据所述土体物理学参数和所述隧道设计参数计算所述各个地表测点的竖向极限位移;处理模块包括存储指令的存储器,以及读取指令并执行的处理器,这些指令致使处理器按照本发明的预测方法获得地表测点的竖向极限位移。一个竖向极限位移包括一个上限和一个下限。
输出模块,用于输出所述各个地表测点的竖向极限位移。这种输出可以是基于人机界面的文本或者图形的输出,也可以是向下一步的施工预警系统输出参考值,以便其判断报警。在一些读取模块可以实时获得盾构掘进施工区域的动态土体物理学参数的实施例中,本发明所述的预测装置,实际上可以实现施工预警的功能,避免施工损失,可以实现精细化的施工预警。
可以理解的是,在本发明的一些装置实施例中,读取模块、输入模块、输出模块可以是通信接口或者发射端、接收端等通讯处理模块,处理模块可以是具备处理器和存储处理器执行指令的存储器,读取模块、输入模块、输出模块和处理模块之间可以通过一台设备的内部总线通信连接,也可以分布式的部署,甚至是在系统中创建的虚拟设备中部署的,或者集成于某一类系统中以便作为该系统一个部分的整体的为该系统带来本发明技术方案的技术效果的。
本实施例中,一个地表测点的竖向极限位移中,其极限沉降由土压力取主动土压力时的所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算获得,和/或,其极限沉降由土压力取被动土压力时的所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算获得。可以理解的是,其他一些预测设备的实施例中,单独对弹性区的地表测点进行预测,或者,单独对塑性区的地表测点进行预测,应当也认为是本发明所涵盖的实施例。
在一个具体的盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法实施例中,方法实施例由本发明提出的装置实施,通过读取模块,获得该盾构掘进施工区域的区间隧道掘进土层主要为性质比较差的杂填土和粉细砂层,依据施工资料知该断面埋深为16.7m,相关物理力学参数由勘察资料提供,如表1所示。
表1隧道所在地层参数表
本实施例的隧道采用圆形盾构,经处理模块计算得:土层初始应力q为253.18kN·m-2,孔土体围压p0(即为静止土压力值E0)为126KPa,初始孔径a0为3.2m,最终孔径Ru为2.7m,主动土压力为76KPa,被动土压力Ep为1163KPa。结合式(3)得出塑性区半径RP为16.9m,即地表测点均在塑性区,故结合式(11)和式(13)获取地表测点极限竖向位移值。
处理模块根据式(11)至(14)计算输入模块获得的各地表测点的极限竖向位移,输出模块展示的预设地表测点位移的计算值与是施工过程中采集的实测值做对比,具体值见表2,
表2各测点计算值与实测值对比
如图3所示,当围压取值为库伦被动土压力值Ep时,地表较近测点沉降情况表现为隆起,围压取库伦主动土压力值Ea时的地表较近测点表现为下沉,隆起与下沉的分界点在距离隧道中心10m处。围压取库伦主动土压力值Ea时获得的沉降值计算值和沉降槽宽度均大于实测结果,计算隧道轴线处最大沉降值为8.3mm,实测值为2.8mm,说明盾构隧道处于安全状态,由此可见将本文提出的解析方法应用于预警土体沉降变形颇具参考意义。
在另一个具体的盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法实施例中,选取单线隧道掘进后断面测点为地表测点,并通过沉降值作为实测对比数据,该断面为完成掘进236m后,穿越三层民房,盾构从民房下方穿过。依据施工资料知该断面埋深为16.83m,其中杂填土厚度为3.9m,粉质黏土厚度为6.1m,粉细砂厚度为7m,可知隧道所在地层为粉细砂层。掘进初始半径a0为3.2m,最终半径Ru为2.7m,隧道掘进土层为粉细砂层;计算时假设土体为匀质土,相关物理力学参数由勘察资料提供,如表3所示。
表3隧道所在地层参数表
经计算得:土层初始应力q为136.85kN·m-3,初始孔土体围压p0即为静止土压力值E0为196kpa,主动土压力Ea作为小孔最终内压值124kpa,被动土压力值Ep为1689kpa。结合式(3)得出塑性区半径RP为7.21m,,即地表测点均在弹性区,故而结合式(11)和(13)获取地表测点竖向位移值。
计算各地表测点的极限竖向位移,预设地表测点位移的计算值与实测值做对比,具体值见表4。
表4各测点实测值与计算值对比表
如图4所示,本实施例中,围压取库伦主动土压力值Ea时的计算值表现为下沉,围压取库伦被动土压力值Ep时地表的测点沉降表现为隆起,与实测值变化趋势一致。其中围压取库伦被动土压力值Ep时地表的测点计算值比实测值大,与左线隧道中心距离为正(即测点与右线更接近时)时的测点误差呈增大趋势。其中最大差异处为距离左线隧道中心6m位置,围压取库伦被动土压力值Ep时计算的预测值为1.9mm,实测值为1.2mm,差异值为0.7mm。由此可见将本发明提出的预测方法应用于土体隆起变形预警也具有一定参考意义。
此外由图4可以看出在隧道中心线左右二者差异呈不均匀分布状态,原因主要是选取断面左线隧道侧点正好下穿三层民房,采取袖阀管注浆加固,房屋加固范围为:房屋边外侧2m至内侧2m,其深度为3m,很好的控制了地表沉降,相反中心线右侧则显得偏大。
Claims (6)
1.一种盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法,包括以下步骤:
获取盾构掘进施工区域的土体物理学参数及隧道埋深,所述土体物理学参数包括主动土压力和被动土压力;
以土压力为所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算所获得的一个地表测点的竖向位移为该地表测点的竖向极限位移;所述竖向极限位移包括极限沉降和极限隆起,当土压力取主动土压力时,所述竖向位移为极限沉降,当土压力取被动土压力时,所述竖向位移为极限隆起。
2.根据权利要求1所述的预测方法,其特征在于:所述主动土压力取库伦主动土压力,所述被动土压力取库伦被动土压力。
3.根据权利要求2所述的预测方法,其特征在于:利用球孔扩张理论计算所述获取盾构掘进施工区域的塑性区半径。
6.一种盾构掘进施工地表极限竖向位移预测装置,包括:
读取模块,用于读取盾构掘进施工区域的土体物理学参数和隧道设计参数;
输入模块,用于输入所述盾构掘进施工区域的各个地表测点的位置信息;
处理模块,用于根据所述土体物理学参数和所述隧道设计参数计算所述各个地表测点的竖向极限位移;
输出模块,用于输出所述各个地表测点的竖向极限位移;
其中,一个地表测点的竖向极限位移中,其极限沉降由土压力取主动土压力时的所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算获得,和/或,其极限沉降由土压力取被动土压力时的所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算获得。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010820982.4A CN112035917B (zh) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | 盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010820982.4A CN112035917B (zh) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | 盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法及装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112035917A true CN112035917A (zh) | 2020-12-04 |
CN112035917B CN112035917B (zh) | 2023-08-22 |
Family
ID=73577920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010820982.4A Active CN112035917B (zh) | 2020-08-14 | 2020-08-14 | 盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法及装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112035917B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113190902A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-30 | 中铁十一局集团有限公司 | 一种隧道施工引起地表位移的预测方法及系统 |
CN114109404A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-03-01 | 中铁十一局集团有限公司 | 一种类矩形盾构开挖引发土体三维位移的预测方法及系统 |
CN117592170A (zh) * | 2024-01-18 | 2024-02-23 | 深圳大学 | 一种隧道结构寿命确定方法、终端及可读存储介质 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2171878C1 (ru) * | 2000-05-15 | 2001-08-10 | Закрытое акционерное общество "СПМ-ЗНАК" | Комплект объемно-переставной опалубки |
RU2259479C1 (ru) * | 2004-03-04 | 2005-08-27 | Казанская государственная архитектурно-строительная академия КГАСА | Способ сооружения тоннелей |
CN110046470A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-23 | 湖南大学 | 一种盾构掘进引起工后地表沉降量的确定方法 |
-
2020
- 2020-08-14 CN CN202010820982.4A patent/CN112035917B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2171878C1 (ru) * | 2000-05-15 | 2001-08-10 | Закрытое акционерное общество "СПМ-ЗНАК" | Комплект объемно-переставной опалубки |
RU2259479C1 (ru) * | 2004-03-04 | 2005-08-27 | Казанская государственная архитектурно-строительная академия КГАСА | Способ сооружения тоннелей |
CN110046470A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-23 | 湖南大学 | 一种盾构掘进引起工后地表沉降量的确定方法 |
Non-Patent Citations (10)
Title |
---|
任建喜;王金华;张引合;冯晓光;李庆园;: "黄土地层地铁盾构施工地表变形规律预测研究", 铁道工程学报, no. 11, pages 95 - 99 * |
司金标;朱瑶宏;季昌;周顺华;: "软土层中类矩形盾构掘进施工引起地层竖向变形实测与分析", 岩石力学与工程学报, no. 06, pages 256 - 264 * |
商拥辉;商丽;方前程;赵莹;: "盾构动态掘进中围岩变形特性的数值实验研究", 工程地质学报, no. 06, pages 36 - 42 * |
夏建中;尤玉云;顾家诚;徐云飞;: "盾构隧道同步注浆施工引起的地层变形分析", 科技通报, no. 10, pages 202 - 207 * |
尚艳亮;师文君;杜守继;秦志超;韩同银;: "盾构近距离下穿桥梁数值分析与监测", 沈阳建筑大学学报(自然科学版), no. 02, pages 61 - 70 * |
张治国;徐晨;宫剑飞;: "隧道开挖对邻近桩基变形及承载能力影响的弹塑性解答", 岩石力学与工程学报, no. 01, pages 213 - 227 * |
李曙光;方理刚;赵丹;: "盾构法地铁隧道施工引起的地表变形分析", 中国铁道科学, no. 05, pages 89 - 94 * |
楼晓明;刘建航;: "盾构施工对邻近桩基础影响的简化分析方法", 地下空间与工程学报, no. 06, pages 156 - 159 * |
闫志刚;付迎春;杜立峰;: "盾构隧道近接施工地表沉降研究", 石家庄铁路职业技术学院学报, no. 02, pages 10 - 14 * |
魏亚辉;王亚琼;毛月;陈龙龙;王猛;: "基于修正剑桥本构模型的盾构隧道开挖对邻近桩基影响分析", 公路交通科技, no. 06, pages 100 - 106 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113190902A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-07-30 | 中铁十一局集团有限公司 | 一种隧道施工引起地表位移的预测方法及系统 |
CN113190902B (zh) * | 2021-04-30 | 2023-10-17 | 中铁十一局集团有限公司 | 一种隧道施工引起地表位移的预测方法及系统 |
CN114109404A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-03-01 | 中铁十一局集团有限公司 | 一种类矩形盾构开挖引发土体三维位移的预测方法及系统 |
CN114109404B (zh) * | 2021-10-12 | 2023-11-14 | 中铁十一局集团有限公司 | 一种类矩形盾构开挖引发土体三维位移的预测方法及系统 |
CN117592170A (zh) * | 2024-01-18 | 2024-02-23 | 深圳大学 | 一种隧道结构寿命确定方法、终端及可读存储介质 |
CN117592170B (zh) * | 2024-01-18 | 2024-04-12 | 深圳大学 | 一种隧道结构寿命确定方法、终端及可读存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112035917B (zh) | 2023-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112035917A (zh) | 盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法及装置 | |
CN109299578B (zh) | 基坑开挖引起下卧既有盾构隧道隆起变形的计算方法 | |
Pan et al. | Experimental and numerical study of the water inrush mechanisms of underground tunnels due to the proximity of a water-filled karst cavern | |
CN106372297B (zh) | 砂土岩溶地层中盾构与溶洞安全垂直距离的确定方法 | |
CN107590357B (zh) | 一种不同施工阶段隧道稳定性判别的方法 | |
Liu et al. | Model test study on spatial deformation law of surrounding rock for super-large section and shallow buried tunnels | |
CN103399342A (zh) | 一种基于岩体应变能的瞬态卸荷诱发振动预报方法 | |
CN106372295B (zh) | 砂土岩溶地层中盾构与溶洞安全水平距离的确定方法 | |
Wu et al. | Ground deformation characteristics induced by mechanized shield twin tunnelling along curved alignments | |
CN106897475B (zh) | 一种浅覆水下盾构隧道最小覆土层厚度确定方法及其系统 | |
Wang et al. | A numerical investigation of the deformation mechanism of a large metro station foundation pit under the influence of hydromechanical processes | |
Pan et al. | Analysis on the influence of cross tunnel construction on the deformation of the existing high-speed railway tunnel | |
CN110174503A (zh) | 一种基于隧道变形确定围岩弱化发展范围的方法 | |
CN111539052B (zh) | 地铁盾构区间近距离下穿顶管隧道沉降控制标准制定方法 | |
CN116956420A (zh) | 一种基于三维地质模型的隧道结构一体化分析方法 | |
CN115809498A (zh) | 一种深埋盾构隧道上穿既有线路的纵向变形计算方法 | |
Sun et al. | Study on reasonable size of coal and rock pillar in dynamic pressure roadway segment of fully mechanized face in deep shaft | |
CN116796396A (zh) | 一种基坑开挖及降水引起下卧隧道变形的解析方法 | |
CN112560149B (zh) | 一种竖向裂隙发育围岩隧道超前管棚变形的计算方法 | |
Rao et al. | Analysis of deformation of adjacent buried pipeline under rockfall impact load | |
CN114969922A (zh) | 一种下穿施工的新建车站垂直荷载获取方法及施工方法 | |
Jiang et al. | Karst aquifer water inflow into tunnels: an analytical solution | |
Ding et al. | Hydraulic pressure-resistant design of highway water-rich tunnels traversing exposed karst cave in karst area of peak cluster landform | |
Cheng et al. | Seismic stability of subsea tunnels subjected to seepage | |
Wu et al. | Research on the deformation mechanisms of a tunnel-landslide system based on the point safety factor of the interface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |