CN116680934A - 基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法 - Google Patents
基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，属于岩土与隧道工程技术领域，包括对土体类型及物理力学参数进行确定，获得基坑开挖深度He、隧道顶部到地表的距离Hc、基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D以及隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移距离F等参数，计算地层卸荷率α、隧道偏移率β、土体模量影响系数ξ，然后采用对应的计算公式计算基坑地层开挖引起的下部隧道竖向变形。本发明解决了现有数值模拟等技术存在的建模过程复杂、计算量大、收敛性差等问题，能够准确计算出地层开挖引起的下部隧道竖向变形，具有计算过程简便、计算精度高、针对性强、结果合理、适用性强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及岩土与隧道工程技术领域，具体涉及基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展，城市的规模不断扩大，高层建筑不断增多，从而产生了大量的基坑工程，且深度和规模不断增大。而轨道交通已成为城市缓解拥堵的重要手段，很多城市都已实现地铁运营。因此，在用地紧张的城市中心地区，不可避免地出现在已建既有隧道上部进行基坑开挖卸荷的情况。然而，工程实践表明，地层开挖会引起下部既有隧道上浮变形，导致隧道管片及接缝位置出现开裂和渗水等问题，影响隧道结构耐久性，并严重影响地铁的安全运行。准确预测计算地层开挖引起的下部隧道竖向变形对设计中选择经济有效的隧道变形控制技术有重要指导意义。
目前对上覆地层开挖引起下部隧道竖向变形的预警及防治主要依赖于现场监测，即以地层开挖过程中隧道已有变形发展规律来推测其未来安全与否，但这无法应用于基坑设计过程中预测地层开挖引起的隧道竖向变形；而数值模拟的方法虽可以用于设计中隧道竖向变形预测分析，但建模过程和本构选取复杂，且存在计算工作量大、耗时长、计算收敛性差等问题。
因此，需要提出一种针对上述现有技术不足的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有地层开挖引起下部隧道的竖向变形分析依靠数值模拟存在的建模过程相对复杂、收敛性差等问题，提供了基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：
S1：首先对砂土或黏土的土体类型进行确定，再对土体的物理力学参数进行确定，当土体的物理力学参数在预设范围内时，则进行步骤S2；
S2：获得隧道和基坑的几何参数，包括基坑开挖深度He、隧道顶部到地表的距离Hc、基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D，以及隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移距离F，当基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D均在预设范围内时，则进行步骤S3；
S3：计算地层卸荷率，α为基坑开挖深度He与隧道顶部到地表的距离Hc的比
值；计算隧道偏移率，β为隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移距离F与基
坑0.5倍宽度的比值；计算土体模量影响系数，为土体模量；
S4：在砂土地层中，按照第一计算公式计算基坑下部既有隧道最大竖向变形；在黏土地层中，按照第二计算公式计算基坑下部既有隧道最大竖向变形；完成地层开挖引起下部隧道竖向变形的计算工作。
更进一步地，在所述步骤S1中，土体的类型通过勘察报告或进行土工试验来确定。
更进一步地，在所述步骤S1中，当土体类型为砂土时，其物理力学参数预设范围如下：
土体模量为10～30MPa；
有效粘聚力为0～3kPa；
泊松比为0.20～0.30；
有效内摩擦角为20～35°；
当土体类型为黏土时，其物理力学参数预设范围如下：
土体模量为5～20MPa；
有效粘聚力为0～15kPa；
泊松比为0.25～0.35；
有效内摩擦角为15～30°。
更进一步地，在所述步骤S1中，土体物理力学参数通过勘察报告或土工试验测试
得到，其中土体模量根据三轴固结排水试验得到。
更进一步地，在所述步骤S2中，隧道和基坑的几何参数通过查询设计资料或实际测量确定。
更进一步地，在所述步骤S2中，基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D的预设范围分别如下：
基坑宽度B为18～60m；
基坑长度L为18～30m；
隧道直径D为3～15m；
其中，基坑宽度B为基坑平面沿隧道断面方向的边长，基坑长度L为基坑平面沿隧道轴线方向的边长。
更进一步地，在所述步骤S3中，地层卸荷率α用于考虑基坑开挖深度相对隧道埋深对隧道变形的影响，隧道偏移率β用于考虑隧道相对基坑中心线偏移对隧道变形的影响，土体模量影响系数ξ用于考虑土体模量对隧道变形的影响。
更进一步地，在所述步骤S4中，在砂土地层中，当且时，第一计算
公式如下：
其中，为隧道最大竖向变形；为砂土地层中隧道偏移引起的竖向
变形减少率；为土体模量影响系数。
更进一步地，在所述步骤S4中，在黏土地层中，当且时，第二计算
公式如下：
其中，为隧道最大竖向变形；为黏土地层中隧道偏移引起的竖向
变形减少率；为土体模量影响系数。
本发明相比现有技术具有以下优点：该基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，解决了现有数值模拟技术存在的建模过程相对复杂、计算量大、收敛性差等问题，能够准确计算出地层开挖引起的下部隧道竖向变形，具有计算过程简便、计算精度高、针对性强、结果合理、适用性强等优点。
附图说明
图1是本发明实施例一中基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法的流程示意图；
图2a是本发明实施例一中沿隧道横向基坑与下部既有隧道相对位置示意图；
图2b是本发明实施例一中沿隧道轴向基坑与下部既有隧道相对位置示意图；
图3a是本发明实施例二中砂土地层（土体模量=15MPa）开挖卸荷下位于基坑正
下方隧道的竖向最大变形计算值、数值模拟值、离心模型试验实测结果对比示意图；
图3b是本发明实施例二中砂土地层中土体模量=20MPa时隧道竖向最大变形计
算值与数值模拟值的对比示意图；
图3c是本发明实施例二中砂土地层中土体模量=25MPa时隧道竖向最大变形计
算值与数值模拟值的对比示意图；
图4a是本发明实施例三中黏土地层（土体模量=15MPa）开挖卸荷下位于基坑正
下方隧道的竖向最大变形计算值与数值模拟值的对比示意图；
图4b是本发明实施例三中黏土地层中土体模量=20MPa时隧道竖向最大变形计
算值与数值模拟值的对比示意图；
图5是本发明实施例四中砂土地层隧道相对基坑中心存在偏移时隧道竖向最大变形计算值与数值模拟值的对比示意图。
图2a、2b中：1、既有隧道；2、基坑；3、基坑支护结构。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种技术方案：基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，地层开挖的基坑位于下部既有隧道的上方，包括以下步骤：
第一步：首先对砂土或黏土的土体类型进行确定，再对土体的物理力学参数进行确定。
在本步骤中，当土体物理力学参数在预设范围内时，继续进行第二步计算；当土体物理力学参数不在此范围内时，不在本发明保护范围内。
在本步骤中，土体的类型在实际工程中通过勘察报告或进行土工试验并按土体物理力学参数得到。
在本步骤中，土体类型为砂土时，其物理力学参数预设范围如下：
土体模量为10～30MPa；
有效粘聚力为0～3kPa；
泊松比为0.20～0.30；
有效内摩擦角为20～35°；
当土体类型为黏土时，其物理力学参数预设范围如下：
土体模量为5～20MPa；
有效粘聚力为0～15kPa；
泊松比为0.25～0.35；
有效内摩擦角为15～30°。
在本步骤中，隧道最大竖向变形受土体模量影响最显著，受泊松比、有效黏聚力和有效内摩擦角影响较小，因此本发明计算方法主要考虑土体模量的影响因素，其他参数在上述预设范围内即可。
在本步骤中，土体物理力学参数通过勘察报告或土工试验测试得到，其中土体模
量根据三轴固结排水试验得到。
在本步骤中，土体模量由三轴固结排水试验得出，测定方法为：围压取参
考应力=100，在此条件下，进行排水剪切试验，获得土样偏应力—轴向应变的关系
曲线，然后取关系曲线中应力为破坏应力值（qf）50%的点，并将该点与原点连接，得到连接
线的斜率即为土体模量。本发明中所涉及的土体模量均为此方法得出的割线模量。
第二步：获得隧道和基坑的几何参数，包括基坑开挖深度He、隧道顶部到地表的距离Hc、基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D，以及隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移距离F，当基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D均在预设范围内时，则进入下一步，当基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D中任一参数不在预设范围内时，不在本发明保护范围内（其中He、Hc、B、L、D、F均为长度变量）。
在本步骤中，隧道和基坑的几何参数通过查询设计资料或实际测量确定；由于考虑了隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移距离F，本发明方法可以计算基坑下部单个隧道的竖向变形（包括隧道位于基坑正下方、隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上存在偏移的两种情况），也可计算基坑下对称双圆隧道的竖向变形。
在本步骤中，基坑平面尺寸及隧道直径（基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D）的预设范围分别如下：
基坑宽度B为18～60m；
基坑长度L为18～30m；
隧道直径D为3～15m。
需要说明的是，本发明中基坑宽度B为基坑平面沿隧道断面方向的边长，基坑长度L为基坑平面沿隧道轴线方向的边长。本发明计算方法适用于真实三维工程问题中的分析计算。
第三步：计算地层卸荷率α、隧道偏移率β和土体模量影响系数ξ。
在本步骤中，计算地层卸荷率，α为基坑开挖深度He与隧道顶部到地表距
离Hc的比值；计算隧道偏移率，β为隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移
距离F与基坑0.5倍宽度的比值；计算土体模量影响系数，为土体模量。
在本步骤中，存在临界地层卸荷率α=0.6，当地层卸荷率α小于0.6时，隧道最大竖向变形随卸荷率基本呈缓慢的线性增加；当卸荷率α大于0.6时，隧道最大竖向变形增速显著增大，并呈现出明显的非线性；在此基础上提出了第一计算公式的线性简化计算公式和第二计算公式的线性简化计算公式。
在本步骤中，地层卸荷率α用于考虑基坑开挖深度相对隧道埋深对隧道变形的影响，隧道偏移率β用于考虑隧道相对基坑中心线偏移对隧道变形的影响，土体模量影响系数ξ用于考虑土体模量对隧道变形的影响。
第四步：在砂土地层中，按照第一计算公式或第一计算公式的线性简化公式计算下部既有隧道最大竖向变形；在黏土地层中，按照第二计算公式或第二计算公式的线性简化公式计算下部既有隧道最大竖向变形；完成地层开挖引起下部隧道竖向变形的计算工作。
在本步骤中，在砂土地层中，当且时，第一计算公式如下：
其中，为隧道最大竖向变形，单位：mm；为砂土地层中隧道偏移引
起的竖向变形减少率，η为无量纲参数；为土体模量影响系数，ξ为无量纲参数。
在本步骤中，在砂土地层中，当且时，除可采用第一计算公式
外，也可采用如下第一计算公式的线性简化公式计算：
其中，为隧道最大竖向变形，单位：mm；为砂土地层中隧道偏移引
起的竖向变形减少率，η为无量纲参数；为土体模量影响系数，ξ为无量纲参数。
在本步骤中，在黏土地层中，当且时，第二计算公式如下：
其中，为隧道最大竖向变形，单位：mm；为黏土地层中隧道偏移引
起的竖向变形减少率，η为无量纲参数；为土体模量影响系数，ξ为无量纲参数。
在本步骤中，在黏土地层中，当且时，除可采用第二计算公式
外，也可采用如下第二计算公式的线性简化公式计算：
其中，为隧道最大竖向变形，单位：mm；为黏土地层中隧道偏移引
起的竖向变形减少率，η为无量纲参数；为土体模量影响系数，ξ为无量纲参数。
实施例二
本实施例中地基土为砂土地基，土体模量=15MPa、有效粘聚力kPa，有效
内摩擦角，泊松比；隧道位于基坑正下方，隧道直径D=6m，基坑平面尺寸L×
B=18m×18m。
本实施例采用PLAXIS3D建立地层开挖对下部隧道竖向变形影响的三维数值模型，数值模型中地基土体采用小应变硬土模型（HSS模型）进行模拟。HSS模型是一种小应变本构模型，它不仅考虑了土的剪切硬化和压缩硬化，还考虑土体在小应变范围内剪切模量随剪切应变增大而衰减的特点，适用于多种土类（包括软土和硬土）破坏和变形行为的描述。数值模拟计算过程包括两个阶段：第一阶段在初始地基应力生成后激活隧道衬砌和基坑支护结构，计算至数值模型达到力学平衡和变形稳定；第二阶段先重置模型位移为零，然后通过钝化相对应土体单元实现基坑的在3种开挖深度的模拟，以计算3种不同地层卸荷率下隧道竖向变形，用于此验证本发明计算方法的可靠性。
本实施例中采用数值模拟计算了不同隧道顶部至地表的距离（Hc =12m、24m、36m、
48m、60m）在不同基坑开挖深度下隧道的最大竖向变形，各工况参数见表1。为了分析考虑土
体模量对计算精度的影响，还计算了土体模量=20MPa和25MPa等2种情况。
表1 本实施例的各工况参数表
| 编号 | 隧道顶部到地表的距离Hc（m） | 基坑开挖深度He(m) |
| 1 | 12 | 3、6、9 |
| 2 | 24 | 3、6、9、12、15、18、21 |
| 3 | 36 | 3、6、9、12、15、18、21、24、27、30、33 |
| 4 | 48 | 3、6、9、12、15、18、21、24、27、30、33、36、39、42、45 |
| 5 | 60 | 3、6、9、12、15、18、21、24、27、30、33、36、39、42、45、48、51、53、57 |
由上表可知，基坑开挖深度He在每个编号工况下取3的整数倍；分析不同的土体模量影响时，数值模拟只选取编号为5的工况进行计算。
本实施例中还增加了基坑开挖卸荷对下部既有隧道变形影响的离心模型试验实测结果。离心模型试验模型率n=60，模型地基采用密实度为68%的丰浦砂制备；模型基坑内部设置了一个与基坑体积相等的封闭乳胶膜，乳胶膜内充满重度与模型砂土重度相等的ZnCl2溶液。离心模型试验在60g的离心加速度，通过伺服控制装置分三个阶段逐步排出ZnCl2溶液，模拟基坑开挖深度He=3.1m、6.2m、9.0m等3个过程，并测量不同阶段下隧道变形。
离心模型实验采用砂土地基土体模量=15MPa，有效粘聚力为kPa，有效内
摩擦角为，泊松比为。地基厚度为750mm，模型基坑平面尺寸L×B=300mm×
300mm，最大开挖深度He=150 mm；模型隧道直径D=100mm，隧道处于开挖基坑正下方，隧道顶
部到地表的距离Hc=200mm。根据相似原理，离心模型对应原型地基土厚度45m，基坑平面尺
寸L×B =18 m×18 m，最大开挖深度He=9m；隧道直径D=6m，隧道处于开挖基坑正下方，隧道
顶部到地表的距离Hc=12m。
针对上述数值模拟和离心模型试验的工况，采用本发明第一计算公式和第一计算
公式的线性简化公式计算不同地层卸荷率下隧道最大竖向变形，并与数值模拟计算结果和
离心模型试验实测结果（这里将离心模型试验实测结果换算至原型结果）进行比较。本实施
例中隧道位于开挖基坑的正下方，则隧道偏移率β=0，砂土地层中隧道偏移引起的竖向变形
减少率η=0；根据各不同工况下隧道顶部到地表的距离Hc、基坑开挖深度He和土体模量，
计算地层卸荷率α和土体模量影响系数ξ，然后将地层卸荷率α和土体模量影响系数ξ带入第
一计算公式和第一计算公式的线性简化公式中，获得隧道最大竖向变形计算结果。
本发明第一计算公式和第一计算公式的线性简化公式计算结果与数值模拟及离心模型实验结果的对比如图3a-图3c所示。可以看出，本实施例中隧道竖向最大变形的公式计算结果与数值模拟结果及离心模型试验实测结果吻合较好。
实施例三
本实施例中地基土为黏土地基，土体模量=15MPa、有效粘聚力kPa，有效
内摩擦角，泊松比；隧道位于基坑正下方，隧道直径D=6m，基坑平面尺寸L×
B=18m×18m。
本实施例中的模拟结果也是由数值模型计算得出，过程不再过多赘述。这里采用
数值模拟计算黏土地基不同隧道顶部到地表的距离（Hc =12m、24m、36 m、48 m、60 m）在不同
基坑开挖深度下隧道的最大竖向变形，各工况详细参数见表2。为了分析考虑土体模量对计
算精度的影响，还计算了土体模量=20MPa的情况。
表2 本实施例的各工况参数表
| 编号 | 隧道顶部到地表的距离Hc（m） | 基坑开挖深度He(m) |
| 1 | 12 | 3、6、9 |
| 2 | 24 | 3、6、9、12、15、18、21 |
| 3 | 36 | 3、6、9、12、15、18、21、24、27、30、33 |
| 4 | 48 | 3、6、9、12、15、18、21、24、27、30、33、36、39、42、45 |
| 5 | 60 | 3、6、9、12、15、18、21、24、27、30、33、36、39、42、45、48、51、53、57 |
由上表可知，基坑开挖深度He在每个编号工况下取3的整数倍；分析不同的土体模量影响时，数值模拟只选取编号为5的工况进行计算。
针对上述数值模拟工况，采用本发明第二计算公式和第二计算公式的线性简化公
式计算不同地层卸荷率下隧道最大竖向变形，并与数值模拟计算结果进行比较。本实施例
中隧道位于开挖基坑正下方，则隧道偏移率β=0，黏土地层中隧道偏移引起的竖向变形减少
率η=0；根据各不同工况下隧道顶部到地表的距离Hc、基坑开挖深度He和土体模量，计算
地层卸荷率α和土体模量影响系数ξ，然后将地层卸荷率α和土体模量影响系数ξ带入第二计
算公式和第二计算公式的线性简化公式中，获得隧道最大竖向变形计算结果；
本发明第二计算公式和第二计算公式的线性简化公式计算结果与数值模拟结果的对比如图4a-图4b所示。可以看出，本实施例中隧道竖向最大变形的公式计算结果与数值模拟结果吻合较好。
实施例四
本实施例中地基土为砂土地基，土体模量=15MPa、土体有效粘聚力kPa；
有效内摩擦角；泊松比；隧道直径D=6m，基坑长度L=18m，基坑宽度分析B=
30m、48m、60m等三种情况；本实施例中隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上存在偏移。
本实施例中的模拟结果也是由数值模拟计算得出，过程不再过多赘述。采用数值模拟计算砂土地基不同基坑宽度（B=30m、48m、60m）和不同隧道偏移距离（F=12m、19.2m、24m）等工况在不同基坑开挖深度下隧道的最大竖向变形，各工况参数见表3。
表3 本实施例的各工况参数表
| 编号 | 隧道顶部到地表的距离Hc（m） | 基坑开挖深度He(m) | 基坑平面L×B（m×m） | 偏移距离F（m） |
| 1 | 36 | 3、5.4、6、9 | 18×30 | 12 |
| 2 | 36 | 10.5、12、15、18、19.5 | 18×48 | 19.2 |
| 3 | 36 | 21、22.5、24、25.5、27、30、31.5、33 | 18×60 | 24 |
针对上述数值模拟工况，采用本发明第一计算公式和第一计算公式的线性简化公
式计算不同地层卸荷率下隧道最大竖向变形，并与数值模拟计算结果进行比较。本实施例
中既有隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上存在偏移；根据各不同工况下隧道顶部到地
表的距离Hc、基坑开挖深度He、基坑宽度B、隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移距
离F和土体模量，计算地层卸荷率α、隧道偏移率β和隧道偏移引起的竖向变形减少率η，
以及土体模量影响系数ξ，然后将地层卸荷率α、隧道偏移率β和隧道偏移引起的竖向变形减
少率η，以及土体模量影响系数ξ带入第一计算公式和第一计算公式的线性简化公式中，获
得隧道最大竖向变形计算结果；
本发明第一计算公式和第一计算公式的线性简化公式计算结果与数值模拟结果的对比如图5所示。为验证本发明计算方法中隧道偏移率β对计算结果的影响，图中还增加了本发明第一公式将隧道偏移率设置为0的计算结果。可以看出，隧道偏移后，地层开挖引起的隧道最大竖向变形降低，本发明方法考虑了隧道偏移率的计算结果与模拟结果吻合更好，因而考虑隧道偏移率增加了本发明方法的计算精度和可靠性。
综上所述，上述实施例的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，解决了现有数值模拟技术存在的建模过程相对复杂、收敛性差、计算量大等问题，能够准确计算出地层开挖引起的下部隧道竖向变形，具有计算过程简便、计算精度高、针对性强、结果合理、适用性强等优点。
尽管上面已经出示和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：首先对砂土或黏土的土体类型进行确定，再对土体的物理力学参数进行确定，当土体的物理力学参数在预设范围内时，则进行步骤S2；
S2：获得隧道和基坑的几何参数，包括基坑开挖深度He、隧道顶部到地表的距离Hc、基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D，以及隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移距离F，当基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D均在预设范围内时，则进行步骤S3；
S3：计算地层卸荷率，α为基坑开挖深度He与隧道顶部到地表的距离Hc的比值；计算隧道偏移率/>，β为隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移距离F与基坑0.5倍宽度的比值；计算土体模量影响系数/>，/>为土体模量；
S4：在砂土地层中，按照第一计算公式计算基坑下部既有隧道最大竖向变形；在黏土地层中，按照第二计算公式计算基坑下部既有隧道最大竖向变形；完成地层开挖引起下部隧道竖向变形的计算工作。
2.根据权利要求1所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，其特征在于：在所述步骤S1中，土体的类型通过勘察报告或进行土工试验来确定。
3.根据权利要求2所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，其特征在于：在所述步骤S1中，当土体类型为砂土时，其物理力学参数预设范围如下：
土体模量为10～30MPa；
有效粘聚力为0～3kPa；
泊松比为0.20～0.30；
有效内摩擦角为20～35°；
当土体类型为黏土时，其物理力学参数预设范围如下：
土体模量为5～20MPa；
有效粘聚力为0～15kPa；
泊松比为0.25～0.35；
有效内摩擦角为15～30°。
4.根据权利要求3所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，其特征在于：在所述步骤S1中，土体物理力学参数通过勘察报告或土工试验测试得到，其中土体模量根据三轴固结排水试验得到。
5.根据权利要求1所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，其特征在于：在所述步骤S2中，隧道和基坑的几何参数通过查询设计资料或实际测量确定。
6.根据权利要求3所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，其特征在于：在所述步骤S2中，基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D的预设范围分别如下：
基坑宽度B为18～60m；
基坑长度L为18～30m；
隧道直径D为3～15m；
其中，基坑宽度B为基坑平面沿隧道断面方向的边长，基坑长度L为基坑平面沿隧道轴线方向的边长。
7.根据权利要求6所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，其特征在于：在所述步骤S3中，地层卸荷率α用于考虑基坑开挖深度相对隧道埋深对隧道变形的影响，隧道偏移率β用于考虑隧道相对基坑中心线偏移对隧道变形的影响，土体模量影响系数ξ用于考虑土体模量对隧道变形的影响。
8.根据权利要求7所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，其特征在于：在所述步骤S4中，在砂土地层中，当且/>时，第一计算公式如下：
，其中，/>为隧道最大竖向变形；/>为砂土地层中隧道偏移引起的竖向变形减少率；/>为土体模量影响系数。
9.根据权利要求8所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法，其特征在于：在所述步骤S4中，在黏土地层中，当且/>时，第二计算公式如下：
，其中，/>为隧道最大竖向变形；/>为黏土地层中隧道偏移引起的竖向变形减少率；/>为土体模量影响系数。
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