[發明專利]一種隧道施工作業面附近沉降預警預測方法

有效

• 申請號: 201310549200.8
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103628920A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 丁建隆;呂培印;袁敏正;廖翌棋;林志元;李鵬飛;楊玲芝;王玉博;李軍;方恩權
• 申請（專利權）人: 廣州市地下鐵道總公司;北京安捷工程咨詢有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 羅毅萍

技術領域

本發明涉及一種地表沉降預警預測方法，屬于軌道交通安全施工技術領域，尤其是指一種隧道施工作業面附近沉降預警預測方法。

背景技術

目前，城市軌道交通工程建設采用的施工方法主要包括有明挖法、礦山法與盾構法。其中，盾構法是利用盾構機設備在地下通過刀盤、千斤頂、螺旋機等關鍵設備進行切土與出土，以實現掘進的施工方法；礦山法指的是用開挖地下坑道的作業方式修建隧道的施工方法，其基本原理是，隧道開挖后受爆破影響，造成巖體破裂形成松弛狀態，隨時都有可能坍落。基于這種松弛荷載理論依據，其施工方法是按分部順序采取分割式一塊一塊的開挖，并要求邊挖邊撐以求安全。不同的地質結構需要不同的支撐結構，造成支撐復雜，支護材料耗用多的問題。同時，在施工過程中，由于施工參數不合理而造成地面沉降、建（構）物破壞、管線斷裂等，進而造成極大的人員與經濟損失。而現有技術中，至今未有一種科學合理的隧道開挖地表沉降預警預測方法能夠實現對地鐵隧道安全的及時預警與預測。

發明內容

本發明的目的，就是克服現有技術的不足，提供一種能夠實現對地鐵隧道安全的及時預警與預測隧道開挖地表沉降預警的預測方法。

為了達到上述目的，采用如下技術方案：

一種隧道施工作業面附近沉降預警預測方法，包括以下步驟：

a)、實時采集施工參數、地層參數和地表沉降參數，建立基于施工參數-地層參數-地表沉降參數的供數據輸入和檢索查詢的數據庫；

b)、根據數據庫查詢獲得與實時采集施工參數及地層參數相同或相似的地層參數、施工參數對應的若干地表沉降參數；

c)、利用包括多項式最小二乘擬合算法和代數插值法對查詢得到的若干地表沉降參數進行擬合與回歸分析，得到刀盤前后的縱向地表沉降預測曲線；

d)、根據縱向地表沉降預測曲線，結合輸入的土體參數和隧道半徑，利用PECK公式獲得橫向地表沉降預測曲線；

e)、將縱向地表沉降預測曲線和橫向地表沉降預測曲線分別與預警值對比，判斷縱向地表沉降預測曲線和橫向地表沉降預測曲線代表的值是否超過預警值，若是，則報警。

進一步地，所述步驟a)中具體包括以下步驟：

a1）、采集盾構法和礦山法的施工參數將其存儲在數據庫中，其中盾構法的施工參數數據包括掘進速度、千斤頂總推力、貫入度、土倉平均壓力、刀盤轉速、刀盤扭矩、螺旋輸送機扭矩、螺旋輸送機轉速、注漿速率、注漿壓力和推進位置；礦山法的施工參數數據包括超前注漿量、爆破與開挖時間差、土方開挖量、開挖與支護時間差、以及二襯與開挖時間差；

a2）、采集地層參數將其存儲在數據庫中，其中地層參數包括覆土厚度，盾構半徑，內摩擦角，土巖層組成及風化程度；

a3）、采集地表沉降參數將其存儲在數據庫中，其中地表沉降參數包括測點里程和地表沉降累計沉降值；

a4)、建立施工參數、地層參數和地表沉降參數的對應關系。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

本發明基于工程實測數據，建立一種隧道施工作業面附近沉降預警預測方法，可以實現對地鐵隧道引起的地表沉降進行及時預警、及時處置，從而以規避不合理的施工工藝造成的人員與經濟損失，除患于未然。

附圖說明

圖1是本發明的實現流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖以及具體實施方法來詳細說明本發明，在本發明的示意性實施及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。

如圖1所示，本發明所述的隧道施工作業面附近沉降預警預測方法，其包括以下步驟：

步驟a：實時采集施工參數、地層參數和地表沉降參數，建立基于施工參數-地層參數-地表沉降參數的數據輸入、檢索查詢的數據庫。

步驟b：根據數據庫查詢獲得與實時采集施工參數及地層參數相同或相似的地層參數、施工參數對應的若干地表沉降參數。

步驟c：利用包括多項式最小二乘擬合算法和代數插值法對查詢得到的若干地表沉降參數進行擬合與回歸分析，得到刀盤前后的縱向地表沉降預測曲線。

步驟d：根據縱向地表沉降預測曲線，結合輸入的土體參數和隧道半徑，利用PECK公式獲得橫向地表沉降預測曲線。

步驟e：將縱向地表沉降預測曲線和橫向地表沉降預測曲線分別與預警值對比，判斷縱向地表沉降預測曲線和橫向地表沉降預測曲線代表的值是否超過預警值，若是，則報警。

在步驟a中具體包括以下步驟：