[發明專利]泥水式盾構掘進中泥水劈裂現象的全過程監控方法

有效

• 申請號: 201811244528.8
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109209417B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 袁大軍
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: E21D9/093
• 分類號: E21D9/093;E21D9/087;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 北京集智東方知識產權代理有限公司 11578
• 代理人: 陳亞斌;關兆輝

本發明公開了一種泥水式盾構掘進過程中泥水劈裂現象的全過程監控方法，其包括：S1、在掘進時，實時監測掘進時開挖面的泥水壓力P以及泥水容量Q；判定所述泥水式盾構的開挖面是否發生劈裂；S2、若認為會發生劈裂，則計算有效劈裂伸展壓力P_s，并根據P_s判斷發生劈裂后的裂隙是否繼續延伸；S3、若認為裂隙會繼續延伸，則判斷是否會造成泥水噴發；以及S4、若認為會造成泥水噴發，則調整盾構的掘進速度以及減少所述泥水壓力。本發明可以對泥水劈裂的進行全過程的監控，并且根據監控結果適時調節泥水式盾構的掘進速度以及減少泥水壓力，由此大幅降低泥水噴發的概率，極大提高施工的安全性以及施工效率。

技術領域

本發明涉及隧道工程領域，尤其涉及一種泥水式盾構掘進過程中泥水劈裂現象的全過程監控方法。

背景技術

泥水式盾構工法是水底軟土隧道施工的首選工法。泥水盾構在軟土隧道施工時，為了保證施工的質量和工程安全，最重要的問題之一就是如何以泥水壓力平衡開挖面土水壓力來保證開挖面的穩定，特別是在江海中段掘進時，由于覆土厚度一般較小，水壓較大，極限支護壓力難以確定，如有不慎，就有可能發生泥水劈裂地層，使得泥水噴發到江(海)底，從而產生塌陷和江(海)水倒灌等重大事故。

申請號為201310013157.3(“水底泥水式盾構掘進泥水噴發現象判斷方法”)的發明專利申請中公開了一種通過比較劈裂伸展到達地表的時間t_s和泥水壓力作用于劈裂發生口的時間t₀的大小關系來判斷是否會產生泥水噴發的技術方案。但從發展階段來說，泥水劈裂現象主要分為劈裂的發生、發展和貫通3個階段。其中，劈裂的貫通階段也稱為泥水噴發，因此，申請號為201310013157.3的現有技術中，僅僅只是關注了泥水劈裂現象中劈裂的貫通階段，而沒有涉及劈裂的發生、發展過程的監測，因此，其遠遠無法滿足實際的泥水式盾構施工過程的需要。

發明內容

本發明針對現有技術的上述缺陷，提供一種泥水式盾構掘進過程中泥水劈裂現象的全過程監控方法，其可以對泥水劈裂的發生、發展和貫通3個階段進行全過程的監控，及時反饋監控結果，并且根據監控結果適時調節泥水式盾構的掘進速度以及減少泥水壓力，由此大幅降低泥水噴發的概率，極大提高施工的安全性以及施工效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

提供一種泥水式盾構掘進過程中泥水劈裂現象的全過程監控方法，包括如下步驟：

S1、在泥水式盾構在掘進時，采用壓力傳感器實時監測掘進時開挖面的泥水壓力P，以及所述泥水式盾構泥水倉中的泥水容量Q；在預定時間段T內記錄若干時間點t₁、t₂、t₃...t_n對應的泥水壓力P₁、P₂、P₃...P_n；并按照公式(1-1)計算出預定時間段T內所述泥水壓力的變化率△P，所述公式(1-1)如下：

△P＝(P₁-P_n)/P₁ (1-1)；

同時，實時獲取時間點t₁、t₂、t₃...t_n對應的泥水容量Q₁、Q₂、Q₃...Q_n；

若預定時間段T內，△P≥3.6％，且同時Q_n>Q_n-1，則判定所述泥水式盾構的開挖面發生劈裂；

S2、若認為所述泥水式盾構的開挖面發生劈裂，則按照公式(1-2)計算有效劈裂伸展壓力P_s，并根據P_s判斷發生劈裂后的裂隙是否繼續延伸，所述公式(1-2)如下：