CN113177270B - 一种盾构姿态引起的地层变形实时计算方法 - Google Patents

一种盾构姿态引起的地层变形实时计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种盾构姿态引起的地层变形实时计算方法。该方法包括：确定盾构隧道工程中的盾构机及构件几何尺寸和参考点位置；实时采集盾构导向系统参数；根据所述盾构机及构件几何尺寸和参考点位置、盾构导向系统参数建立初始开挖轮廓离散的整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵：根据所述整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵建立地层变形矩阵，利用所述地层变形矩阵实时计算不同盾构姿态引起的地层变形。本发明通过导向数据实时跟踪盾构掘进空间位置，可以实时计算不同盾构姿态引起的地层变形，克服了现有导向系统不能实时反馈盾构掘进对地层变形的影响。

Description

一种盾构姿态引起的地层变形实时计算方法
技术领域
本发明涉及盾构隧道施工控制技术领域，尤其涉及一种盾构姿态引起的地层变形实时计算方法。
背景技术
在盾构隧道施工建设中，周边的建构筑物对施工沉降控制提出了较高的要求。尤其是在穿越老旧房屋、高铁和机场等建构筑物时。目前大量学者对盾构施工引起的地表沉降进行了研究，并得到了很有有用的成果。
目前，现有技术中的一种盾构施工引起的地表沉降控制的方法为经验法。该方法参考已有类似工程项目，提出常用的地层损失率，并基于该经验的地层损失率进行经验的、理论的和数值的计算。
上述现有技术中的一种盾构施工引起的地表沉降控制的方法的缺点为：这种方法是一种事后总结法，不能分析不同掘进阶段和不同因素对地层沉降的影响，尤其不能考虑盾构姿态对地层变形的影响。盾构姿态的影响是不容忽略的，尤其是在盾构姿态不良，纠偏控制不当时。
发明内容
本发明的实施例提供了一种盾构姿态引起的地层变形实时计算方法，以实现有效地计算不同盾构姿态引起的地层变形。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种盾构姿态引起的地层变形实时计算方法，包括：
确定盾构隧道工程中的盾构机及构件几何尺寸和参考点位置；
实时采集盾构导向系统参数；
根据所述盾构机及构件几何尺寸和参考点位置、盾构导向系统参数建立初始开挖轮廓离散的整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵：
根据所述整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵建立地层变形矩阵，利用所述地层变形矩阵实时计算不同盾构姿态引起的地层变形。
优选地，所述的方法还包括：
更新盾构导向系统参数，该参数包括；盾构处于不同掘进位置下盾构关联的节点号，以及节点对应的盾构里程、偏移量和参考点纵向坐标；
将更新的节点及节点对应的盾构里程、偏移量、参考点纵向坐标代入到整体机土相对位移矩阵和地层变形矩阵，重新计算不同盾构姿态引起的地层变形。
优选地，所述的确定盾构隧道工程中的盾构机及构件几何尺寸和参考点位置，包括：
根据工程资料确定如下的盾构机及构件几何尺寸和参考点位置：刀盘半径Rcut、前盾半径RF、中盾半径RM、后盾半径RR；前盾长度L1、中盾长度L2、后盾长度L3、盾体总长L；盾构前端和中端参考点间距|FM|，盾构中端和后端参考点间距|MR|；土体弹性模量E，土体泊松比μ，土体剪切模量G。
优选地，所述的实时采集盾构导向系统参数，包括：
前盾里程i处盾构前端水平偏移量ΔxF(i)和垂直偏移量ΔzF(i)，盾构中端水平偏移量ΔxM(i)和垂直偏移量ΔzM(i)，盾构后端水平偏移量ΔxR(i)和垂直偏移量ΔzR(i)；隧道设计轴线空间坐标(xT(i)，yT(i)，zT(i))；盾构前端、中端和后端参考点纵坐标YF(i)、YM(i)、YR(i)；
优选地，所述的根据所述盾构机及构件几何尺寸和参考点位置、盾构导向系统参数建立初始开挖轮廓离散的整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵，包括：
根据所述盾构机及构件几何尺寸和参考点位置、盾构导向系统参数建立初始开挖轮廓离散的整体机土相对位移矩阵{dj}：
{dj}＝[[djn×1] [djn×2] … [djn×s] … [djn×m]] (1)
其中，j＝x，z，{dx}和{dz}为水平整体相对位移矩阵和竖向整体相对位移矩阵；将任意纵向节点s所处圆周上某一节点k确定为节点Pk×s；任意节点s所处圆周上节点机土相对位移矩阵为：[djn×s]＝[dj1×s dj2×s … djn×s]T；任意节点Pk×s对应的水平和竖向节点相对位移为dxk×s和dzk×s；
建立位移核函数矩阵：
Figure GDA0003261441380000031
Figure GDA0003261441380000032
Figure GDA0003261441380000033
其中，j＝x，z，
Figure GDA0003261441380000034
和
Figure GDA0003261441380000035
为发生单位水平或竖向位移时x,y,z方向的位移核函数矩阵；
其中任意节点Pk×s所处圆周上对应的位移核函数矩阵为：
Figure GDA0003261441380000036
Figure GDA0003261441380000037
Figure GDA0003261441380000038
任意节点Pk×s对应的节点位移核函数为：
Figure GDA0003261441380000039
优选地，所述的根据所述整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵建立地层变形矩阵，包括：
根据所述整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵建立地层变形矩阵{u}：
{u}＝[u,v,w]T＝[trU trV trW]T (5)
其中：
Figure GDA0003261441380000041
trU，trV，trW表示矩阵U，V，W的迹。
优选地，所述的根据所述整体机土相对位移矩阵，包括：
任意盾壳关联的节点Pk×s上的节点机土相对位移计算公式为：
Figure GDA0003261441380000042
式中：
Figure GDA0003261441380000043
和
Figure GDA0003261441380000044
为节点Pk×s处的水平节点相对位移和垂直节点相对位移；Rcut为刀盘半径、Rs为纵向节点s关联的盾构横断面半径；ΔxF(is)和ΔzF(is)为纵向节点s所在里程is处的盾构前端水平偏移量和竖向偏移量；j＝x，z，Δjs(i)分别为盾构前端里程为i时，纵向节点s对应的盾构横断面位置的水平偏移量Δxs(i)和竖向偏移量Δzs(i)。
Figure GDA0003261441380000045
式中：j＝x，z，ΔjF(i)分别为前盾里程i处盾构前端水平偏移量ΔxF(i)和垂直偏移量ΔzF(i)；ΔjM(i)分别为前盾里程i处盾构中端水平偏移量ΔxM(i)和垂直偏移量ΔzM(i)；ΔjR(i)分别为前盾里程i处盾构后端水平偏移量ΔxR(i)和垂直偏移量ΔzR(i)；|FM|为盾构前端和中端参考点间距，|MR|为盾构中端和后端参考点间距；盾构前端、中端和后端参考点纵坐标YF(i)、YM(i)、YR(i)；Ys为纵向节点s关联的纵向坐标。
Figure GDA0003261441380000051
式中:RF为前盾半径、RM为中盾半径、RR为后盾半径；L2为中盾长度。
优选地，所述的位移核函数由以下公式计算：
Figure GDA0003261441380000052
其中：
Figure GDA0003261441380000053
Figure GDA0003261441380000054
Figure GDA0003261441380000055
Figure GDA0003261441380000056
Figure GDA0003261441380000057
Figure GDA0003261441380000058
又有
Figure GDA0003261441380000061
Figure GDA0003261441380000062
Figure GDA0003261441380000063
Figure GDA0003261441380000064
Figure GDA0003261441380000065
Figure GDA0003261441380000066
其中：g，h，
Figure GDA0003261441380000067
为单位水平作用力或竖向作用力引起的x，y，z三个方向的地层位移分布核函数；其中c为力的作用点的竖向坐标，c-为力的作用点邻域δ内的竖向坐标，则对于节点Pk×s，c＝zk×s，c-＝zk×s±δ；
Figure GDA0003261441380000068
节点Pk×s的坐标：
Figure GDA0003261441380000069
式中：xT(is)、yT(is)、zT(is)为纵向节点s所在里程is处的隧道设计轴线坐标。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明通过导向数据实时跟踪盾构掘进空间位置，可以实时计算不同盾构姿态引起的地层变形，克服了现有导向系统不能实时反馈盾构掘进对地层变形的影响。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种盾构姿态引起的地层变形实时计算方法的处理流程图；
图2为本发明实施例提供的一种机土相对位移离散化计算模型示意图；
图3为本发明实施例提供的一种盾构前端不同掘进里程位置地表沉降示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
针对现有技术的缺陷和不足，本发明实施例提供了一种基于姿态导向数据的、实时更新的盾构掘进过程中地层变形计算方法，适用于盾构隧道工程。该方法基于导向数据的地层变形方法，根据施工过程中的盾构导向系统中的数据，计算出盾构掘进过程中周围地层变形。
本发明实施例提供的一种盾构姿态引起的地层变形实时计算方法的处理流程图如图1所示，包括如下的处理步骤：
步骤S1、确定盾构机及构件几何尺寸和参考点位置；
步骤S2、实时采集盾构导向系统参数；
步骤S3、根据盾构机及构件几何尺寸和参考点位置、盾构导向系统参数建立初始开挖轮廓离散的整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵。根据整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵建立地层变形矩阵，利用地层变形矩阵实时计算不同盾构姿态引起的地层变形。
步骤S4、更新盾构导向系统参数；
步骤S5、更新机土相对位移。
进一步的，所述步骤S1中的盾构机及构件几何尺寸和参考点位置可由某一工程资料选取为：刀盘半径Rcut＝3.42m、前盾半径RF＝3.405m、中盾半径RM＝3.400m、后盾半径RR＝3.395m；前盾长度L1＝2.100m、中盾长度L2＝2.880m、后盾长度L3＝3.600m、刀盘面板厚0.450m、盾体总长L约9.100m；盾构前端和中端参考点间距|FM|＝4.807m，盾构中端和后端参考点坐标间距|MR|＝3.323m；土体弹性模量E＝8.43Mpa，土体泊松比μ＝0.39。
进一步的，所述步骤S2中的盾构导向系统参数包括：前盾里程i处盾构前端水平偏移量ΔxF(i)和垂直偏移量ΔzF(i)，盾构中端水平偏移量ΔxM(i)和垂直偏移量ΔzM(i)，盾构后端水平偏移量ΔxR(i)和垂直偏移量ΔzR(i)；隧道设计轴线空间坐标(xT(i)，yT(i)，zT(i))；盾构前端、中端和后端参考点纵坐标YF(i)、YM(i)、YR(i)，上述参数可以通过盾构机的导向系统实时采集。
进一步的，所述步骤S3中的机土相对位移离散化计算模型示意图附图2所示，图中：1-初始开挖轮廓；2-盾构外壳；3-掘进里程；4-离散节点；5-前端参考点；6-中端参考点；7-后端参考点；8-地表。始发端隧道轴线设计中心对应的地表点为坐标原点，z轴垂直向下为正，y轴为隧道纵向，正向为隧道掘进方向；x轴正向为隧道掘进方向右侧。将初始开挖轮廓进行离散化处理，圆周方向以定角度增量离散为n＝13个节点；纵向离散为m个节点，m由盾构导向系统输出的数据组数确定数据组数与系统采集数据频率相关。随着盾构掘进，每增加一组数据，同时增加一组圆周节点。
进一步的，所述步骤S3中的地层位移计算方法为位移法，具体过程如下：
A：建立初始开挖轮廓离散的整体机土相对位移矩阵：
{dj}＝[[djn×1] [djn×2] … [djn×s] … [djn×m]] (1)
其中j＝x，z，{dx}和{dz}为水平整体相对位移矩阵和竖向整体相对位移矩阵；任意纵向节点s及所处圆周上某一节点k，可确定节点Pk×s；任意节点s所处圆周上节点机土相对位移矩阵[djn×s]＝[dj1×s dj2×s … djn×s]T；任意节点Pk×s对应的水平和竖向节点相对位移为dxk×s和dzk×s；
B：建立位移核函数矩阵：
Figure GDA0003261441380000101
Figure GDA0003261441380000102
Figure GDA0003261441380000103
其中，j＝x，z，
Figure GDA0003261441380000104
和
Figure GDA0003261441380000105
为发生单位水平或竖向位移时x,y,z方向的位移核函数矩阵。
其中任意节点Pk×s所处圆周上对应的位移核函数矩阵为：
Figure GDA0003261441380000106
Figure GDA0003261441380000107
Figure GDA0003261441380000108
任意节点Pk×s对应的节点位移核函数为
Figure GDA0003261441380000109
C：建立地层变形矩阵：
{u}＝[u,v,w]T＝[trU trV trW]T (5)
其中：
Figure GDA0003261441380000111
trU，trV，trW表示矩阵U，V，W的迹。
进一步的，所述步骤A中任意盾壳关联的节点Pk×s上的节点机土相对位移计算公式为：
Figure GDA0003261441380000112
式中：
Figure GDA0003261441380000113
和
Figure GDA0003261441380000114
为节点Pk×s处的水平节点相对位移和垂直节点相对位移；Rcut为刀盘半径、Rs为纵向节点s关联的盾构横断面半径；ΔxF(is)和ΔzF(is)为纵向节点s所在里程is处的盾构前端水平偏移量和竖向偏移量；j＝x，z，Δjs(i)分别为盾构前端里程为i时，纵向节点s对应的盾构横断面位置的水平偏移量Δxs(i)和竖向偏移量Δzs(i)。
Figure GDA0003261441380000115
式中：j＝x，z，ΔjF(i)分别为前盾里程i处盾构前端水平偏移量ΔxF(i)和垂直偏移量ΔzF(i)；ΔjM(i)分别为前盾里程i处盾构中端水平偏移量ΔxM(i)和垂直偏移量ΔzM(i)；ΔjR(i)分别为前盾里程i处盾构后端水平偏移量ΔxR(i)和垂直偏移量ΔzR(i)；|FM|为盾构前端和中端参考点间距，|MR|为盾构中端和后端参考点间距；盾构前端、中端和后端参考点纵坐标YF(i)、YM(i)、YR(i)；Ys为纵向节点s关联的纵向坐标。
Figure GDA0003261441380000121
式中:RF为前盾半径、RM为中盾半径、RR为后盾半径；L2为中盾长度。进一步的所述步骤B中的位移核函数可由以下公式计算：
Figure GDA0003261441380000122
其中：
Figure GDA0003261441380000123
Figure GDA0003261441380000124
Figure GDA0003261441380000125
Figure GDA0003261441380000126
Figure GDA0003261441380000127
Figure GDA0003261441380000128
又有
Figure GDA0003261441380000129
Figure GDA0003261441380000131
Figure GDA0003261441380000132
Figure GDA0003261441380000133
Figure GDA0003261441380000134
Figure GDA0003261441380000135
其中：g，h，
Figure GDA0003261441380000136
为单位水平作用力或竖向作用力引起的x，y，z三个方向的地层位移分布核函数；其中c为力的作用点的竖向坐标，c-为力的作用点邻域δ内的竖向坐标，则对于节点Pk×s，c＝zk×s，c-＝zk×s±δ；δ＝0.01m；
Figure GDA0003261441380000137
节点Pk×s的坐标：
Figure GDA0003261441380000138
式中：xT(is)、yT(is)、zT(is)为纵向节点s所在里程is处的隧道设计轴线坐标。
进一步的，所述步骤S4中的更新盾构导向系统参数主要是更新盾构处于不同掘进位置下盾构关联的节点号，以及更新节点对应的盾构里程、偏移量、参考点纵向坐标；
进一步的，所述步骤S5中更新机土相对位移为将更新的节点及节点对应的盾构里程、偏移量、参考点纵向坐标代入到地层位移各个计算公式中重新计算。
通过以上计算流程，得到附图3所示的盾构前端不同掘进里程位置地表沉降示意图。
综上所述，本发明实施例的盾构姿态引起的地层变形计算方法通过导向数据实时跟踪盾构掘进空间位置，可以实时计算不同盾构姿态引起的地层变形，克服了现有导向系统不能实时反馈盾构掘进对地层变形的影响。
本发明实施例的盾构姿态引起的地层变形计算方法实现起来简单、实用，便于推广。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。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可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所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网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种盾构姿态引起的地层变形实时计算方法，其特征在于，包括：
确定盾构隧道工程中的盾构机及构件几何尺寸和参考点位置；
实时采集盾构导向系统参数；
根据所述盾构机及构件几何尺寸和参考点位置、盾构导向系统参数建立初始开挖轮廓离散的整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵：
根据所述整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵建立地层变形矩阵，利用所述地层变形矩阵实时计算不同盾构姿态引起的地层变形；
所述的确定盾构隧道工程中的盾构机及构件几何尺寸和参考点位置，包括：
根据工程资料确定如下的盾构机及构件几何尺寸和参考点位置：刀盘半径Rcut、前盾半径RF、中盾半径RM、后盾半径RR；前盾长度L1、中盾长度L2、后端盾长度L3、盾体总长L；盾构前端和中端参考点间距|FM|，盾构中端和后端参考点间距|MR|；土体弹性模量E，土体泊松比μ，土体剪切模量G；
所述的实时采集盾构导向系统参数，包括：
前盾里程i处盾构前端水平偏移量ΔxF(i)和垂直偏移量ΔzF(i)，盾构中端水平偏移量ΔxM(i)和垂直偏移量ΔzM(i)，盾构后端水平偏移量ΔxR(i)和垂直偏移量ΔzR(i)；隧道设计轴线空间坐标(xT(i)，yT(i)，zT(i))；盾构前端、中端和后端参考点纵坐标YF(i)、YM(i)、YR(i)；
所述的根据所述盾构机及构件几何尺寸和参考点位置、盾构导向系统参数建立初始开挖轮廓离散的整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵，包括：
根据所述盾构机及构件几何尺寸和参考点位置、盾构导向系统参数建立初始开挖轮廓离散的整体机土相对位移矩阵{dj}：
{dj}＝[[djn×1] [djn×2] … [djn×s] … [djn×m]] (1)
其中，j＝x，z，{dx}和{dz}为水平整体相对位移矩阵和竖向整体相对位移矩阵；将任意纵向节点s所处圆周上某一节点k确定为节点Pk×s；任意节点s所处圆周上节点机土相对位移矩阵为：[djn×s]＝[dj1×s dj2×s … djn×s]T；任意节点Pk×s对应的水平和竖向节点相对位移为dxk×s和dzk×s；
建立位移核函数矩阵：
Figure FDA0003261441370000021
Figure FDA0003261441370000022
Figure FDA0003261441370000023
其中，j＝x，z，
Figure FDA0003261441370000024
和
Figure FDA0003261441370000025
为发生单位水平或竖向位移时x,y,z方向的位移核函数矩阵；
其中任意节点Pk×s所处圆周上对应的位移核函数矩阵为：
Figure FDA0003261441370000026
Figure FDA0003261441370000027
Figure FDA0003261441370000028
任意节点Pk×s对应的节点位移核函数为：
Figure FDA0003261441370000029
所述的根据所述整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵建立地层变形矩阵，包括：
根据所述整体机土相对位移矩阵和位移核函数矩阵建立地层变形矩阵{u}：
{u}＝[u,v,w]T＝[trU trV trW]T (5)
其中：
Figure FDA0003261441370000031
trU，trV，trW表示矩阵U，V，W的迹；
所述的根据所述整体机土相对位移矩阵，包括：
任意盾壳关联的节点Pk×s上的节点机土相对位移计算公式为：
Figure FDA0003261441370000032
式中：
Figure FDA0003261441370000033
和
Figure FDA0003261441370000034
为节点Pk×s处的水平节点相对位移和垂直节点相对位移；Rcut为刀盘半径、Rs为纵向节点s关联的盾构横断面半径；ΔxF(is)和ΔzF(is)为纵向节点s所在里程is处的盾构前端水平偏移量和竖向偏移量；j＝x，z，Δjs(i)分别为盾构前端里程为i时，纵向节点s对应的盾构横断面位置的水平偏移量Δxs(i)和竖向偏移量Δzs(i)；
Figure FDA0003261441370000035
式中：j＝x，z，ΔjF(i)分别为前盾里程i处盾构前端水平偏移量ΔxF(i)和垂直偏移量ΔzF(i)；ΔjM(i)分别为前盾里程i处盾构中端水平偏移量ΔxM(i)和垂直偏移量ΔzM(i)；ΔjR(i)分别为前盾里程i处盾构后端水平偏移量ΔxR(i)和垂直偏移量ΔzR(i)；|FM|为盾构前端和中端参考点间距，|MR|为盾构中端和后端参考点间距；盾构前端、中端和后端参考点纵坐标YF(i)、YM(i)、YR(i)；Ys为纵向节点s关联的纵向坐标；
Figure FDA0003261441370000041
式中:RF为前盾半径、RM为中盾半径、RR为后盾半径；L2为中盾长度；
所述的位移核函数由以下公式计算：
Figure FDA0003261441370000042
其中：
Figure FDA0003261441370000043
Figure FDA0003261441370000044
Figure FDA0003261441370000045
Figure FDA0003261441370000046
Figure FDA0003261441370000047
Figure FDA0003261441370000048
又有
Figure FDA0003261441370000051
Figure FDA0003261441370000052
Figure FDA0003261441370000053
Figure FDA0003261441370000054
Figure FDA0003261441370000055
Figure FDA0003261441370000056
其中：g，h，
Figure FDA0003261441370000057
为单位水平作用力或竖向作用力引起的x，y，z三个方向的地层位移分布核函数；其中c为力的作用点的竖向坐标，c-为力的作用点邻域δ内的竖向坐标，则对于节点Pk×s，c＝zk×s，c-＝zk×s±δ；
Figure FDA0003261441370000058
节点Pk×s的坐标：
Figure FDA0003261441370000059
式中：xT(is)、yT(is)、zT(is)为纵向节点s所在里程is处的隧道设计轴线坐标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：
更新盾构导向系统参数，该参数包括：盾构处于不同掘进位置下盾构关联的节点号，以及节点对应的盾构里程、偏移量和参考点纵向坐标；
将更新的节点及节点对应的盾构里程、偏移量、参考点纵向坐标代入到整体机土相对位移矩阵和地层变形矩阵，重新计算不同盾构姿态引起的地层变形。
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