[發(fā)明專利]一種淺覆水下盾構(gòu)隧道最小覆土層厚度確定方法及其系統(tǒng)有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201611086125.6 | 申請(qǐng)日： | 2016-11-30 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN106897475B | 公開(kāi)（公告）日： | 2020-04-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 梁禹;黃林沖 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中山大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G06F30/13 | 分類號(hào)： | G06F30/13;G06F17/11;G06F111/10 |
| 代理公司： | 長(zhǎng)沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213 | 代理人： | 楊斌 |
| 地址： | 510006 廣東*** | 國(guó)省代碼： | 廣東;44 |
| 權(quán)利要求書(shū)： | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū)： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 水下 盾構(gòu) 隧道 最小 土層 厚度 確定 方法 及其 系統(tǒng) | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種淺覆水下盾構(gòu)隧道最小覆土層厚度確定方法及其系統(tǒng)，根據(jù)極限平衡的思想，由∑Y＝0建立隧道上覆土處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的平衡方程；根據(jù)隧道上覆土處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的平衡方程，綜合考慮隧道管片外徑和內(nèi)徑、管片重度、管片環(huán)間螺栓連接的螺栓預(yù)緊力、管片環(huán)間摩擦系數(shù)、同步注漿漿液重度、地層飽和重度、地層摩擦角和靜止側(cè)壓力系數(shù)得到最小覆土厚度的計(jì)算公式；在考慮最大注漿壓力條件下和不考慮注漿壓力條件下，得到最小覆土層厚度取值范圍，結(jié)合包括地層圍巖種類、兩岸接線難度和安全系數(shù)儲(chǔ)備因素，最終確定最小覆土層厚度。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及覆土層厚度的確定方法，尤其涉及一種淺覆水下盾構(gòu)隧道最小覆土層厚度的確定方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)
目前，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及交通需求的增長(zhǎng)，我國(guó)城市地下交通系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)入高峰期，許多城市交通隧道的設(shè)計(jì)選線無(wú)法避開(kāi)河道和湖泊。在盾構(gòu)施工中，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)穿越江、海、河和湖時(shí)，由于隧道使用線路上的限制及工程造價(jià)等原因，使得有時(shí)隧道所處位置的上覆土層較淺，如越江隧道、城市地鐵隧道施工中穿越河道及湖底等情況。當(dāng)上覆土層厚度小于1.0D～1.5D(D為開(kāi)挖外徑)時(shí)，必須對(duì)隧道上覆問(wèn)題進(jìn)行研究。在國(guó)內(nèi)外，盾構(gòu)隧道修建中遇到這一難題的工程實(shí)例也不在少數(shù)，例如：德國(guó)第4條易北河隧道直徑為12.33m，最淺處土層的厚度只有7m；我國(guó)上海黃浦江復(fù)興東路—大連路隧道最淺覆土僅為5.5m，不足盾構(gòu)直徑的一半；南京地鐵南北一期工程，在盾構(gòu)機(jī)穿越秦淮河時(shí)，河底標(biāo)高距隧道頂僅為0.97m，不足隧道直徑的1/6；長(zhǎng)沙南湖路湘江公路隧道江中段最淺覆土僅為6.73m，約為盾構(gòu)開(kāi)挖外徑的0.58倍。可以預(yù)見(jiàn)，越江跨海盾構(gòu)隧道建設(shè)不可避免的要遇到上覆土層較淺的問(wèn)題。
目前水下隧道最小覆土層厚度的確定方法主要應(yīng)用于鉆爆法施工的水下隧道工程中，而盾構(gòu)法施工的水下隧道工程最小覆土厚度確定方法目前較少，局限性較大，且以工程經(jīng)驗(yàn)法為主，最小覆土層厚度的確定過(guò)程中也未能考慮地層條件及施工荷載的影響，造成最小覆土層厚度計(jì)算結(jié)果偏保守，大幅增加工程造價(jià)，無(wú)法滿足目前淺覆水下盾構(gòu)隧道建設(shè)快速發(fā)展的需要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種淺覆水下盾構(gòu)隧道最小覆土層厚度的確定方法及其系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有淺覆水下盾構(gòu)隧道最小覆土層厚度確定方法局限性較大，不考慮工程條件及施工環(huán)境影響的現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種淺覆水下盾構(gòu)隧道最小覆土層厚度的確定方法，包括：
步驟S1：根據(jù)極限平衡的思想，由∑Y＝0建立隧道上覆土處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的平衡方程。
步驟S2：根據(jù)隧道上覆土處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的平衡方程，綜合考慮隧道管片外徑和內(nèi)徑、管片重度、管片環(huán)間螺栓連接的螺栓預(yù)緊力、管片環(huán)間摩擦系數(shù)、同步注漿漿液重度、地層飽和重度、地層摩擦角和靜止側(cè)壓力系數(shù)得到最小覆土厚度的計(jì)算公式。
步驟S3：在考慮最大注漿壓力條件下和忽略注漿壓力條件下的最小覆土層厚度值，得到最小覆土層厚度取值范圍的大小邊界值，結(jié)合包括地層圍巖種類、兩岸接線難度和安全系數(shù)儲(chǔ)備因素，最終確定最小覆土層厚度。
優(yōu)選地，步驟S1中，隧道上覆土處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的平衡方程為：
其中，σ、τ分別為破裂面上的法向應(yīng)力與切向應(yīng)力，θ為上覆土體發(fā)生剪切破壞時(shí)的破壞面與水平面的夾角，P0為管片浮力對(duì)土柱底部的作用力，W為上覆土破裂體重力，AC為沿X軸方向夾角為θ的剪切破壞面，且yA＝0，yC＝h，yA和yC為A和C在Y軸方向的長(zhǎng)度。
優(yōu)選地，步驟S2中最小覆土厚度的計(jì)算公式：
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還公開(kāi)了一種淺覆水下盾構(gòu)隧道最小覆土層厚度確定系統(tǒng)，包括：
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于中山大學(xué)，未經(jīng)中山大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購(gòu)買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請(qǐng)聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201611086125.6/2.html，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聲明來(lái)源鉆瓜專利網(wǎng)。
