[發明專利]一種鄰近基坑工程的既有地鐵隧道豎向變形的預測方法

有效

• 申請號: 201910945797.5
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110727985B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 李颯;尚國文;尹蔣松;翟超;陳濤;邢衛民
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種鄰近基坑工程的既有地鐵隧道豎向變形的預測方法：對基坑和側鄰基坑隧道結構監測，分析圍護結構和隧道結構的豎向位移特征；記圍護結構的累計豎向位移實測值為d_w，隧道結構的累計豎向位移實測值為d_t，以隧道軸向為x軸方向，取第一個監測點位置為x軸零點，以各監測點監測數據為數據點，繪制d_w、d_t隨隧道軸向位置的分布曲線；記圍護結構與鄰近上、下行隧道的水平距離為L；考慮L對圍護結構和隧道變形相關性的影響，繪制d_t與1000d_w/L關系曲線，得到d_t＝Aln(1000d_w/L)+B；利用d_t'＝Alg(1000d_w/L)+B，得到隧道不同軸向位置的d_t'；繪制d_t與d_t'沿隧道軸向分布曲線，計算預測誤差，對預測效果進行評價。

技術領域

本發明涉及一種預測方法，更具體的說，是涉及一種鄰近基坑工程的既有地鐵隧道豎向變形的預測方法。

背景技術

隨著城市的發展和地鐵交通網絡的逐漸密集，在地鐵隧道上方或一側開挖基坑的案例越來越多，基坑開挖造成地層原有應力場的改變，使鄰近既有地鐵車站和隧道產生附加內力和變形，從而影響地鐵列車的運行安全，因此基坑工程開挖對既有地鐵結構的影響研究廣受關注。

目前，對于鄰近基坑工程一側的地鐵隧道變形預測的方法主要有三種：理論推導、數值模擬和實測分析。(1)基坑開挖引起鄰近隧道變形的理論研究，一般分兩階段進行，首先基于Mindlin解來求解鄰近開挖引起隧道位置的附加應力或附加變形，然后基于彈性地基梁、有限元等方法對隧道本身的內力與變形進行分析。然而，理論分析存在忽略土體與隧道結構相互作用、隧道結構簡化為地基梁的近似處理、基床系數與隧道縱向剛度的取值等諸多問題，故與實際情況存在一定差異，從而準確性并不高。(2)相較于理論分析法，數值方法則能夠考慮基坑開挖過程中土體變形特性及深基坑工程的復雜性，也因此被較多學者研究應用。數值分析方法可以考慮土體復雜本構關系、邊界條件，并且可以結合基坑開挖及支護結構施工順序進行模擬，而數值計算關鍵問題之一是采用合適的本構模型。但是不少的數值分析當中采用的理想彈塑性Mohr-Coulomb模型，只能粗略模擬變形特征，不太適合于這種復雜敏感環境條件基坑工程的變形分析。(3)實測分析預測是指基于各類監測手段，由實測資料與工程記錄經過數學處理，得出適合于工程應用的結論，對施工具有較好的指導作用。

相比于理論方法和數值方法，實測方法基于實測數據，能更好的反映工程現場的綜合條件。但目前實測方法大多集中探究不同因素對鄰近隧道變形的影響，忽略了基坑本身變形與鄰近隧道變形之間的關系。因此，能基于基坑變形監測數據，提出一種預測鄰近基坑工程的地鐵隧道變形特征的新方法具有十分重要的意義。采用這種方法，一方面可以優化地鐵隧道的監測點布置，另一方面也可以對地鐵隧道監測的可靠性做出評估。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提出一種鄰近基坑工程的既有地鐵隧道豎向變形的預測方法，為此類地鐵隧道的監測方案設計和優化提供有效依據，同時作為一種方法可對隧道的監測結果進行驗證和補充。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明鄰近基坑工程的既有地鐵隧道豎向變形的預測方法，包括以下步驟：

(1)基坑開挖過程中，對基坑和側鄰基坑的隧道結構進行三維監測，根據監測結果，分析靠近隧道一側基坑圍護結構(后面簡稱“圍護結構”)和隧道結構的豎向位移特征；