[發(fā)明專利]一種通過地表沉降預(yù)測地下管線力學(xué)行為的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610045267.1
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105699170A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐鵬舉;祝樹紅;王云琪;馬程昊;張海鯤;魏超
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);中建交通建設(shè)集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01C5/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隧道工程、地鐵工程等地下工程施工防護(hù)領(lǐng)域，涉及一種通過地表沉 降預(yù)測地下管線力學(xué)行為的方法。

背景技術(shù)

目前，城市交通擁擠問題成為制約我國城市化進(jìn)程的重要瓶頸，城市地鐵以其運(yùn) 速快、運(yùn)量大、受天氣影響小等優(yōu)勢成為解決城市交通擁擠問題的重要途徑。在城市地下隧 道工程的建設(shè)過程中將不可避免的遇到既有管線近接隧道問題。由于隧道施工過程中地層 損失會引起周圍土層變形，既有管道隨著周圍土層的變形產(chǎn)生附加應(yīng)力，引起附加變形，變 形過大時(shí)將會發(fā)生管道破壞，電力、煤氣、城市用水等受到較大影響，特別是在我國東南沿 海的軟土地區(qū)，該類災(zāi)害更為嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生上述工程問題或事故，由此導(dǎo)致一系列較大的 生命、生產(chǎn)、財(cái)產(chǎn)損失。因此，為了保證盾構(gòu)隧道施工安全，必須查明隧道場地周圍底線管線 的分布情況，施工過程中對于具有重要影響的重要管道進(jìn)行實(shí)時(shí)的安全監(jiān)測及采取必要的 防護(hù)措施。然而，由于地下管線埋于土層中，對其進(jìn)行監(jiān)測工作首先需要對管線進(jìn)行開挖以 便安裝監(jiān)測設(shè)備。顯然對管線進(jìn)行開挖施工會相應(yīng)的增加工作量，同時(shí)可能破壞地表既有 的構(gòu)筑物或?qū)芫€造成不可預(yù)期的破壞。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免在城市地下隧道開挖施工中對周圍地下管線進(jìn)行開挖布設(shè)監(jiān)控設(shè)備，本 發(fā)明提供了一種通過地表沉降預(yù)測地下管線力學(xué)行為的方法。利用本發(fā)明，施工單位僅需 要在地表沿目標(biāo)管線走向布設(shè)沉降觀測點(diǎn)，在地下隧道工程開挖過程中實(shí)時(shí)觀測地表的沉 降量，繼而通過地表沉降量預(yù)測其下管線的力學(xué)行為變化，實(shí)現(xiàn)對地下管線的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本 方法僅適用于剛性地下管線與隧道相交(垂直相交或斜交)時(shí)的工況。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種通過地表沉降預(yù)測地下管線力學(xué)行為的方法，包括如下步驟：

一、確定目標(biāo)地下管線的走向，沿管線走向在其正上方布置沉降觀測點(diǎn)，并在隧道 施工中進(jìn)行沉降數(shù)據(jù)的采集；

二、根據(jù)當(dāng)前所記錄的地表沉降數(shù)據(jù)，以隧道中心點(diǎn)地表處為原點(diǎn)，按照以下公式 得到當(dāng)前地表沉降曲線：

s(x)=smaxexp(-x22a2),]]>

式中，s(x)為距離隧道中心x處的地表沉降值，s_max為隧道中心點(diǎn)處沉降監(jiān)測數(shù)值， a為擬合參數(shù)；

三、計(jì)算得到地下管線當(dāng)前的撓度、剪力和彎矩分布并校核管線是否處于安全狀 態(tài)：