[發(fā)明專利]既有建筑對鄰近隧道穩(wěn)定性影響臨界線確定方法

在審

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• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108170996A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王輝;李楠;鄭朋強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 韓曉娟

本發(fā)明公開了既有建筑對鄰近隧道穩(wěn)定性影響臨界線確定方法，涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：(1)、建立隧道?建筑參數(shù)化模型，(2)、確定建筑物對鄰近隧道穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的臨界坐標(biāo)位置，(3)、繪制既有建筑物對鄰近隧道穩(wěn)定性影響的臨界線，(4)、采用二次函數(shù)對模擬計算得到的臨界線進(jìn)行擬合。本發(fā)明能夠通過建立模型和對數(shù)據(jù)的分析處理確定既有建筑對鄰近隧道穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的臨界線，并采用二次函數(shù)進(jìn)行擬合，實現(xiàn)在實際工程中，將擬建隧道中心坐標(biāo)值代入既有建筑物影響臨界函數(shù)中，即可判斷建筑物對隧道穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響，便于指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及既有建筑對鄰近隧道穩(wěn)定性影響臨界線確定方法。

背景技術(shù)

隧道施工不可避免地對周圍土體產(chǎn)生擾動，施工引起的地表沉降和變形對建筑物的影響程度，除地層特征以外，還與建筑物的基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)型式、建筑物與隧道的相對位置，以及地表變形性質(zhì)和大小有關(guān)。

目前，隨著我國城市地下軌道交通建設(shè)的飛速發(fā)展，越來越多的城市隧道近接于地上建筑物施工，不但嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時也增大了隧道的施工風(fēng)險。

針對隧道近接建筑施工的相互影響問題，周智等采用FLAC3D軟件，模擬雙線暗挖隧道先后穿越獨立基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)建筑物的工況，研究了由于隧道開挖引起的框架結(jié)構(gòu)建筑物變形規(guī)律及隧道變形規(guī)律；章慧健等通過數(shù)值模擬手段，引入強(qiáng)度折減法，對新建隧道近接既有建筑物施工的破壞模式進(jìn)行了研究，建立隧道近接建筑物施工的影響分區(qū)，并在影響分區(qū)的基礎(chǔ)上提出對策分級；陳瑜嘉等結(jié)合青島地鐵隧道下穿某高層建筑工程實際，采用有限元極限分析法對不同覆巖厚度與隧道近接建筑施工破壞機(jī)制的關(guān)系進(jìn)行了探討，但是針對隧道近接建筑施工的相互影響問題主要集中在建筑物物理力學(xué)參數(shù)、地層分布和隧道埋深等對地表變形、建筑物和隧道穩(wěn)定性等方面的影響，且以特殊性問題居多，而升為普遍規(guī)律進(jìn)而形成指南、標(biāo)準(zhǔn)的甚少，所以就需要一種既有建筑對鄰近隧道穩(wěn)定性影響臨界線確定方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了既有建筑對鄰近隧道穩(wěn)定性影響臨界線確定方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

既有建筑對鄰近隧道穩(wěn)定性影響臨界線確定方法，包括以下步驟：

(1)、建立隧道-建筑參數(shù)化模型

利用ABAQUS軟件的動態(tài)模擬分析方法，自行編程建立能夠改變隧道-建筑相對位置的參數(shù)化模型，隧道與建筑物間的相對位置參數(shù)(θ，l)為可變參數(shù)，在有限元模型建立過程中控制隧道的相對位置，模型分為上下兩部分：上部建筑物和下部土體，上部所述建筑物和下部所述土體之間采用共用節(jié)點模擬其接觸關(guān)系，所述建筑物位于所述土體的中間位置，所述隧道噴錨支護(hù)斷面的拱頂為A點，根據(jù)工程實際情況，確定所述建筑物、所述土體和隧道支護(hù)體系的計算參數(shù)和模型；

(2)、確定建筑物對鄰近隧道穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的臨界坐標(biāo)位置

因為在一般情況下，隧道結(jié)構(gòu)絕對最大位移不宜超過20mm，所以編制基于MATLAB——ABAQUS的隧道變形有限元模擬定位程序，以隧道拱頂最大沉降量20mm作為建筑物對隧道穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的判斷標(biāo)準(zhǔn)，利用Mat lab調(diào)用ABAQUS進(jìn)行隧道變形有限元計算，結(jié)合Nelder-Mead優(yōu)化算法，確定建筑物對鄰近隧道穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的臨界坐標(biāo)位置，具體步驟如下：

1)、在MATLAB中輸入相對位置參數(shù)(θ，l)初始值和計算范圍，

2)、調(diào)用ABAQUS，進(jìn)行有限元計算，

3)輸出計算結(jié)果文件(.ODB)，

4)調(diào)用ABAQUS讀取計算結(jié)果，輸出拱頂A點沉降量，

5)在MATLAB中建立并計算目標(biāo)函數(shù)值F＝|拱頂A點沉降量-20mm|，

6)優(yōu)化處理，