[發明專利]一種淺埋偏壓隧道地表沉降變形的預測方法

有效

• 申請號: 201710341584.2
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107153770B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 干嘯洪;陳立平;方繼偉;應國剛;謝玲兒;王劍晨;朱建朝;顧俊鋼;王維國;史冀波
• 申請（專利權）人: 寧波市交通建設工程試驗檢測中心有限公司;北京城建設計發展集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 11473 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 閆冬;段守富

1.一種淺埋偏壓隧道地表沉降變形的預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：隧道偏壓程度判斷，通過最大主應力的偏轉程度反映隧道偏壓程度，定義最大主應力偏轉角度為偏壓系數，并計算得到地表沉降槽中心偏移距離，用于對偏壓程度進行定量分析；

第二步：分析地表沉降因素，地表沉降槽的扭曲和偏位由偏壓地形和偏壓荷載的雙重影響疊加，建立地表沉降計算模型；

第三步：計算偏壓地形影響，得到偏壓地形影響下的地層任意點沉降規律；

第四步：計算偏壓荷載影響，得到偏壓荷載影響下的地層任意點沉降規律；

第五步：將偏壓地形和偏壓荷載作用結果疊加，代入隧道相關參數，建立預測沉降曲線，用于預測淺埋偏壓隧道地表沉降規律。

2.如權利要求1所述的淺埋偏壓隧道地表沉降變形的預測方法，其特征在于，所述第一步中偏壓系數的計算公式為：

其中，α為偏壓系數，β為偏壓角，k為地層側壓系數、z為隧道埋深。

3.如權利要求2所述的淺埋偏壓隧道地表沉降變形的預測方法，其特征在于，所述第一步中地表沉降槽中心偏移距離的計算公式為：

Δx＝(z₀+0.5D)tanα；

其中，Δx為地表沉降槽中心偏移距離，z₀為隧道中心埋深，D為隧道直徑，α為偏壓系數。

4.如權利要求1所述的淺埋偏壓隧道地表沉降變形的預測方法，其特征在于，所述第二步中的地表沉降計算模型為：

s(x)＝s_t(x)+s_q(x)；

其中，s(x)為計算點的地表沉降值，s_t(x)為地形影響下計算點的地表沉降值，s_q(x)為偏壓荷載影響下計算點的地表沉降值。

5.如權利要求4所述的淺埋偏壓隧道地表沉降變形的預測方法，其特征在于，所述第三步中偏壓地形影響下的地層任意點沉降規律公式為：

其中，s_t(x)為地形影響下的計算點沉降值，V₁為地層損失率；D為隧道直徑，K為沉降槽寬度參數，x為計算點到沉降槽中線的水平距離，z_x為計算點等效水平地表線情況下的隧道埋深。

6.如權利要求4所述的淺埋偏壓隧道地表沉降變形的預測方法，其特征在于，所述第四步中偏壓荷載影響下的地層任意點沉降規律公式為：

其中，s_q(x)為偏壓荷載影響下的地表沉降值，μ為地層壓縮模量，E為地層泊松比，β為偏壓角，γ為地層重度，x為計算點到沉降槽中線的水平距離，D為隧道直徑。

7.如權利要求1所述的淺埋偏壓隧道地表沉降變形的預測方法，其特征在于，所述第五步中獲取隧道相關參數的具體工作內容為：

(1)測量某一斷面沉降值，建立該斷面的實際沉降曲線；

(2)取地層損失率和沉降槽寬度系數的經驗值，其他隧道參數依據實際工程情況選取，代入地表沉降計算模型，建立該斷面的預測沉降曲線；

(3)將實際沉降曲線與預測沉降曲線對比擬合，得到地層損失率和沉降槽寬度系數的擬合參數。

8.如權利要求7所述的淺埋偏壓隧道地表沉降變形的預測方法，其特征在于，所述第五步中的斷面沉降值的測試方法為：選定監測斷面，在監測斷面設置10～15個地表沉降監測點，各監測點之間間距2～5m，沿隧道中線對稱布置，所述監測點采用直徑20～30mm，長200～300mm半圓頭鋼筋制成，所述監測點四周用水泥砂漿填實。