[發(fā)明專利]一種基于位移監(jiān)測結(jié)果的淺埋隧道土壓力計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610008963.5
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105571768B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 婁培杰;梁書玲;李成杰;徐穎
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽理工大學(xué)
• 主分類號: G01L11/00
• 分類號: G01L11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種基于位移監(jiān)測結(jié)果的淺埋隧道土壓力計算方法，該方法實施步驟包括兩大步，首先通過隧道頂部位移判斷土拱結(jié)構(gòu)形狀，然后按照土拱結(jié)構(gòu)形狀來選擇不同的松動土壓力計算公式計算松動土壓力。本發(fā)明給出的淺埋隧道土壓力計算方法可以更好的預(yù)測隧道土壓力，對于工程施工和設(shè)計具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及公路或鐵路隧道土壓力計算方法，具體地涉及一種基于淺埋隧道位移監(jiān)測的土壓力計算方法。

背景技術(shù)

隧道變形監(jiān)測是隧道施工中常見的一道施工工序，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)來復(fù)核設(shè)計松動土壓力具有較大的實際工程價值。土拱效應(yīng)是自然界中非常普遍的一種現(xiàn)象，在擋土墻、管道工程、淺埋隧道工程、樁基工程中對于土壓力均有較大的影響。土力學(xué)奠基人Terzaghi對土拱效應(yīng)的定義是土體應(yīng)力從屈服區(qū)域轉(zhuǎn)移到非屈服區(qū)域，即土體產(chǎn)生不均勻沉降必然會伴隨著土拱效應(yīng)的發(fā)生。在公路或鐵路淺埋隧道施工中，由于在隧道頂部進行支護以及同步注漿等因素，隧道頂部位移收到約束，隧道上部土體不均勻沉降。因而，在淺埋隧道松動土壓力計算中有必要考慮土拱效應(yīng)的影響。

對于淺埋隧道松動土壓力計算方法，已有文獻進行報道：

文獻[1]、科技期刊：巖土工程學(xué)報，名稱：盾構(gòu)隧道施工松動土壓力計算方法研究，上述文獻認為土拱結(jié)構(gòu)為下凹曲線，給出了一種考慮土拱效應(yīng)的淺埋隧道松動土壓力計算方法。

文獻[2]、科技期刊：巖土工程學(xué)報，名稱：對“盾構(gòu)隧道施工松動土壓力計算方法研究”的討論，該文獻將文獻[1]的方法推廣到了黏性土領(lǐng)域。

根據(jù)Terzaghi的活動門試驗可知，土拱結(jié)構(gòu)的發(fā)展如附圖1所示：隨著土體位移的逐漸增大，土拱結(jié)構(gòu)大致經(jīng)歷了4種形狀；1)當活動門開始移動時，土體中會形成類似與拱橋一樣的上凹拱結(jié)構(gòu)；2)當活動門向下移動時，上凹拱結(jié)構(gòu)會演化為三角拱結(jié)構(gòu)；3)隨著活動門的繼續(xù)下移，土體逐漸形成下凹曲線(即下凹拱結(jié)構(gòu))；4)隨著活動門的繼續(xù)下移，土體會形成矩形拱結(jié)構(gòu)。對于淺埋隧道而言，由于土體位移較大，土拱結(jié)構(gòu)往往以下凹拱或者矩形拱為主。因此，文獻[1]和文獻[2]均未考慮土拱結(jié)構(gòu)對于土體松動土壓力的影響，并且上述文獻均是針對單層均質(zhì)土為研究對象，實際工程中往往以成層土為主，因而上述兩個方法還不能直接用于工程實際。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可以考慮土拱結(jié)構(gòu)影響的淺埋隧道松動土壓力計算方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于位移監(jiān)測結(jié)果的淺埋隧道土壓力計算方法，其特征在于：計算步驟包括：

(1)根據(jù)地層沉降監(jiān)測結(jié)果判斷土拱結(jié)構(gòu)形狀：

a.隧道施工監(jiān)測獲得隧道中部位移δ和兩邊部沉降較大值δ₁；

b.計算隧道邊部位移下凹拱理論值δ′₁，計算公式如下：

其中，b₁等于表示隧道開挖高度內(nèi)的土體加權(quán)平均內(nèi)摩擦角，b為矩形隧道寬度，h為矩形隧道高度；

c.判斷：當δ₁＞δ′₁時，為矩形拱；當δ₁≤δ′₁時，為下凹拱；

(2)根據(jù)土拱結(jié)構(gòu)形狀計算松動土壓力；

a.當土拱結(jié)構(gòu)為矩形拱時，采用下式求解松動土壓力：