[發明專利]一種雙孔隧道地層變形預測方法

在審

• 申請號: 201711145855.3
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN108151699A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 王文通;陳壽根;丁華興;田連生;劉建國;李端書;黎心海;章新華;謝俊;吳永照;劉效成;張超
• 申請（專利權）人: 深圳市市政設計研究院有限公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 潘中毅;熊賢卿

本發明提供一種雙孔隧道地層變形預測方法，該方法包括下述步驟：對開挖隧道進行微分處理，得到多個微開挖單元，并基于隨機介質理論，根據微開挖單元的埋深計算微開挖單元引起的地表沉降值；基于有限元方法確定開挖隧道的間隙參數，并結合間隙參數，對開挖隧道包含的所有微開挖單元進行積分處理，得到開挖隧道引起的地表沉降值；將所有開挖隧道引起的地表沉降值進行求和，得到開挖雙孔隧道引起的地表沉降值。本發明可以準確的計算隧道施工引起的地表沉降，準確的預測地鐵隧道施工引起的地層變形。

技術領域

本發明涉及隧道工程技術領域，尤其涉及一種雙孔隧道地層變形預測方法。

背景技術

目前，在地鐵隧道施工引起的地層變形預測中多采用經驗公式法和數值分析法。其中經驗公式法常常采用隨機介質理論方法，該種方法主要考慮地層因素，但地鐵隧道施工中管片壁后間隙分布形式、注漿質量好壞、注漿壓力分布模式等也是影響地層變形的主要因素，因此單純的隨機介質理論方法不能較準確的預測地鐵隧道施工引起的地層變形。此外，隨機介質理論方法相應參數也存在取值困難等缺陷。而數值分析法雖然可以考慮各種各樣的地質條件、分階段開挖、施工特點、支護的時間以及支護的特性等相關因素，但大量的研究表明數值分析方法目前還不能提供一個比較符合實際的解答。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種雙孔隧道地層變形預測方法，可以準確的計算隧道施工引起的地表沉降，準確的預測地鐵隧道施工引起的地層變形。

本發明提供的一種雙孔隧道地層變形預測方法，包括下述步驟：

對開挖隧道進行微分處理，得到多個微開挖單元，并基于隨機介質理論，根據所述微開挖單元的埋深計算所述微開挖單元引起的地表沉降值；

基于有限元方法確定開挖隧道的間隙參數，并結合所述間隙參數，對開挖隧道中所有微開挖單元引起的地表沉降值進行積分處理，得到開挖隧道引起的地表沉降值；

將所有開挖隧道引起的地表沉降值進行求和，得到開挖雙孔隧道引起的地表沉降值。

優選地，根據所述微開挖單元的埋深計算所述微開挖單元引起的地表沉降值，包括下述步驟：

建立第一三維直角坐標系，第一三維直角坐標系的坐標原點、X軸以及Y軸均位于地表上，第一三維直角坐標系的Z軸豎直向下，且第一三維直角坐標系的坐標原點位于所述微開挖單元的正上方；

對所述微開挖單元上方的巖體進行微分處理，得到多個微分巖體；

計算微分巖體的沉降值；

將所述微開挖單元上方所有微分巖體的沉降值進行積分處理，得到所述微開挖單元引起的地表沉降值；

其中，根據下述公式計算微分巖體的沉降值：

Ue(x，y)為在第一三維直角坐標系下X軸坐標、Y軸坐標、Z軸坐標分別為x、y、z的微分巖體的沉降值，dε、dζ、dη分別為所述微開挖單元的長寬高；

r(z)為主要影響半徑，r(z)＝(ζ-z)/tanβ，β為地層主要影響角，ζ為所述微開挖單元的埋深。

優選地，所述間隙參數為g，且所述間隙參數根據下述公式計算得到：

g＝Gp+U*3D+k；

其中，Gp為物理間隙，Gp＝2Δ+W，Δ為盾尾壁厚，W為拼裝襯砌空間，U*3D為隧道的開挖面推進引起的等效三維徑向位移，k為施工質量參數，k＝α*Gp，α的取值范圍為0～0.8。

優選地，對開挖隧道中所有微開挖單元引起的地表沉降值進行積分處理，得到開挖隧道引起的地表沉降值，包括下述步驟：