[發(fā)明專利]一種盾構(gòu)掘進(jìn)引起工后地表沉降量的確定方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910394388.0
• 申請(qǐng)日: 2019-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110046470A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳仁朋;孟凡衍;吳懷娜;陳拴;楊微;劉源;康馨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06Q50/08
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 黃志興;趙東方

本發(fā)明涉及地下建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種盾構(gòu)掘進(jìn)引起工后地表沉降量的確定方法，包括獲取土層信息、土體參數(shù)、隧道設(shè)計(jì)參數(shù)、盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)及盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)；取土并通過(guò)室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)形成e?log p'曲線，并通過(guò)不排水三軸壓縮試驗(yàn)獲得各土層的q?γ_s曲線；通過(guò)三維數(shù)值模型獲得盾構(gòu)掘進(jìn)后不同位置的土體剪應(yīng)變；確定擾動(dòng)度SDD；基于擾動(dòng)度SDD確定盾構(gòu)掘進(jìn)擾動(dòng)后各層土體的表觀自重應(yīng)力、表觀屈服應(yīng)力、回彈指數(shù)和壓縮指數(shù)，形成擾動(dòng)后的e?log p'曲線；根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)擾動(dòng)后e?log p'曲線確定工后地表沉降量。本發(fā)明相比以前不考慮工后沉降的地表沉降預(yù)測(cè)更科學(xué)、更可靠，對(duì)周邊地層變形進(jìn)行控制以及建筑物保護(hù)提供理論依據(jù)及指導(dǎo)作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地下建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種盾構(gòu)掘進(jìn)引起工后地表沉降量的確定方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，為緩解日益加劇城市交通壓力，全國(guó)多地掀起了城市軌道交通的建設(shè)高潮。盾構(gòu)法具備自動(dòng)化程度高、施工工期短、不影響地面交通等特點(diǎn)，在沿海軟土地區(qū)城市隧道建設(shè)中倍受青睞。由于盾尾空隙引起土體損失，盾構(gòu)隧道在施工期間不可避免會(huì)引起地表沉降，同時(shí)對(duì)周邊地層產(chǎn)生擾動(dòng)。軟土地層具有高靈敏度、高壓縮性等特點(diǎn)，受擾動(dòng)后抗剪強(qiáng)度降低，可引發(fā)長(zhǎng)時(shí)間次固結(jié)，產(chǎn)生較大的工后沉降，其影響經(jīng)常被忽略，從而低估了隧道建設(shè)對(duì)周邊環(huán)境的影響。過(guò)大工后沉降，將會(huì)導(dǎo)致周邊建筑物變形、傾斜、開(kāi)裂，甚至房屋倒塌等重大安全事故。因此在工程建設(shè)之初，考慮盾構(gòu)掘進(jìn)引起的地層擾動(dòng)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)盾構(gòu)掘進(jìn)引起的工后地表沉降，并提出相應(yīng)的地層變形控制措施以及周邊建筑物保護(hù)措施對(duì)保證周邊建筑物的安全性和服務(wù)性能具有十分重要的意義。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前軟土地層盾構(gòu)隧道引起的地表沉降研究眾多，但均以施工過(guò)程的土體損失引起的瞬時(shí)沉降為主。如Peck于1969年在第7屆國(guó)際土力學(xué)和基礎(chǔ)工程會(huì)議發(fā)表的《軟土地層深基坑和隧道開(kāi)挖》基于瞬時(shí)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)提出隧道開(kāi)挖引起的地表沉降經(jīng)驗(yàn)公式。魏綱于2007年在《巖土力學(xué)》發(fā)表的《盾構(gòu)施工中土體損失引起的地面沉降預(yù)測(cè)》中提出了土體損失引起的地表沉降的統(tǒng)一土體移動(dòng)模型。李忠超等2015年于《浙江大學(xué)學(xué)報(bào)》發(fā)表的《軟黏土中盾構(gòu)掘進(jìn)地層變形與掘進(jìn)參數(shù)關(guān)系》提出盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)對(duì)地表沉降和地層損失率影響的顯著關(guān)系。Lee K.M.和Rowe R.K.于1990在《計(jì)算機(jī)和巖土技術(shù)期刊》發(fā)表的《軟黏土隧道開(kāi)挖引起的三維地層變形有限元模擬：I分析方法》利用有限元模擬方法分析盾構(gòu)掘進(jìn)引起的地層沉降，此后相關(guān)的數(shù)值模擬數(shù)不勝數(shù)。然而，上述研究均只考慮盾構(gòu)隧道施工的瞬時(shí)沉降，無(wú)法確定施工擾動(dòng)后所引起長(zhǎng)期工后沉降。

有鑒于此，需要提供一種盾構(gòu)掘進(jìn)引起工后地表沉降量的確定方法，以準(zhǔn)確評(píng)估盾構(gòu)掘進(jìn)引起的工后地表沉降量，降低盾構(gòu)掘進(jìn)施工對(duì)周邊地層變形的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了能夠更準(zhǔn)確的評(píng)估盾構(gòu)掘進(jìn)引起的工后地表沉降量，提供一種盾構(gòu)掘進(jìn)引起工后地表沉降量的確定方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種盾構(gòu)掘進(jìn)引起工后地表沉降量的確定方法，包括如下步驟：

S1、確定盾構(gòu)施工影響深度范圍內(nèi)的土層信息、土體參數(shù)、隧道設(shè)計(jì)參數(shù)、盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)及盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)；

S2、現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取土，并包括以下不分先后的子步驟：S21、通過(guò)室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)獲得盾構(gòu)施工影響深度范圍內(nèi)各土層原狀土和重塑土的固結(jié)試驗(yàn)e-log p'曲線，確定原狀土的自重應(yīng)力σ_z0、先期固結(jié)壓力σ_pc、回彈指數(shù)C_s、壓縮指數(shù)C_c和重塑土的壓縮指數(shù)C_cr；S22、通過(guò)不排水三軸壓縮試驗(yàn)獲得各土層的q-γ_s曲線，確定各土層的破壞剪應(yīng)變?chǔ)?Sub>f；

S3、建立三維數(shù)值模型模擬隧道支護(hù)、開(kāi)挖及注漿過(guò)程，以獲得盾構(gòu)掘進(jìn)后不同位置的土體剪應(yīng)變?chǔ)?Sub>s；