[發明專利]一種單點降水引起臨近地下管線變形計算方法

有效

• 申請號: 201910703804.0
• 申請日: 2019-07-31
• 公開（公告）號: CN110532628B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 劉冠水;陳江;金立;黃群勇;徐長節;曾怡婷
• 申請（專利權）人: 浙江杭海城際鐵路有限公司;華東交通大學;浙江大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14;G06F113/14
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 何世磊

本發明公開了一種單點降水引起臨近地下管線變形計算方法，包括以下步驟：(1)確定地基土體參數、水文地質條件及臨近管線參數；(2)確定降水井降水深度s_w；(3)確定管線距降水井距離d；(4)計算降水引起的沿管線附加應力σ(l)；(5)將附加應力σ(l)代入管線變形公式w(x)得管線變形。所述方法是在獲取地基參數、管線參數、降水深度及管線距降水井距離的基礎上，確定降水引起的沿管線附加應力，從而根據積分求得管線變形公式，由MATLAB編程語言計算臨近地下管線變形。本發明用于工程預降水造成的臨近管線變形預測及控制，計算方法簡單明確，對地下管線安全防護有著重要意義，具有很好的推廣應用價值。

技術領域

本發明涉及地下工程技術領域，特別是涉及一種單點降水引起臨近地下管線變形計算方法。

背景技術

隨著城市建設的不斷發展，城市基坑工程周邊既有管線、隧道等的存在不可忽視，降水施工將不可避免地對臨近地下管線產生影響。地下管線是保障城市運行的重要設施，涉及排水供水供氣等百姓生活的方方面面，一旦出現問題將造成很大的經濟損失，因此對管線的變形控制越來越嚴格。

現有管道變形計算往往忽略土體剪切剛度，且往往只計算開挖造成的管線變形而忽略降水造成的管線變形影響。然而對于地下管線的變形計算，由于管線剛度相對較小，忽略土體之間的剪切效應將造成較大的計算誤差。井點降水尤其是基坑開挖前預降水引起的臨近管線變形能達到毫米甚至厘米級，因此無法忽略地下水下降對需要嚴格控制變形的管線造成的影響。

發明內容

本發明針對以上不足之處，提供一種單點降水引起臨近地下管線變形計算方法，其引入考慮土體剪切剛度的計算公式，通過簡單且實用的方法對降水引起臨近地下管線的變形做出更準確的預測。

一種單點降水引起臨近地下管線變形計算方法，包括以下步驟：

(1)確定地基土體參數、水文地質條件及臨近管線參數；

(2)確定降水井降水深度s_w；

(3)確定管線距降水井距離d；

(4)計算降水引起的沿管線附加應力σ(l)；

(5)將附加應力σ(l)代入管線變形公式w(x)得管線變形；

所述地基土體參數中的地基反力系數K按如下公式取值：

其中，b為管線直徑；E_s為土體模量；EI為管線抗彎剛度；v_s為土體泊松比。

所述地基土體參數中的地基剪切模量G_p按如下公式取值：

其中，E_s為土體模量；H_t為土體剪切層厚度，取H_t＝2.5b，b為管線直徑；v_s為土體泊松比。

所述管線距降水井距離d為管線距降水井中心的距離，d＝d_s+r₀，

其中，d_s為管線距井壁距離；r₀為降水井半徑。

所述降水引起的沿管線附加應力σ(l)以管線距降水井最近的點為原點l＝0沿管線建立一維坐標系得到，σ(l)為l處管線受到的附加應力，計算公式如下：