[發(fā)明專利]一種重疊隧道內(nèi)支撐臺(tái)車(chē)作用下既有隧道位移的計(jì)算方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010428725.6
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111611708A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏綱;齊永潔;孫樵;章麗莎;張治國(guó);向青青;戴子涵;胡慧靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙大城市學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 應(yīng)孔月

1.一種重疊隧道內(nèi)支撐臺(tái)車(chē)作用下既有隧道位移的計(jì)算方法，其特征在于，包括：

根據(jù)新建隧道和既有隧道的相對(duì)位置建立三維坐標(biāo)系，在既有隧道內(nèi)部設(shè)置支撐臺(tái)車(chē)，在盾構(gòu)體前端設(shè)置切口附加推力q，沿盾構(gòu)體環(huán)向設(shè)置盾構(gòu)側(cè)摩阻力f，盾構(gòu)體尾部設(shè)置附加注漿壓力p，建立疊交隧道內(nèi)支撐臺(tái)車(chē)工作的力學(xué)模型；

根據(jù)建立的力學(xué)模型，分別計(jì)算切口附加推力q、盾構(gòu)側(cè)摩阻力f、附加注漿壓力p、土體損失和支撐臺(tái)車(chē)壓重這五個(gè)因素在既有隧道軸線處某點(diǎn)(x,y,z)產(chǎn)生的沿豎直方向的附加應(yīng)力，依次為q產(chǎn)生的豎向附加應(yīng)力σ_z-q、f產(chǎn)生的豎向附加應(yīng)力σ_z-f、p產(chǎn)生的豎向附加應(yīng)力σ_z-p1和σ_z-p2、土體損失產(chǎn)生的附加應(yīng)力σ_z-s、支撐臺(tái)車(chē)壓重產(chǎn)生的附加應(yīng)力σ_h，最后將各個(gè)附加應(yīng)力進(jìn)行求和，求得既有隧道軸線處總豎向附加應(yīng)力σ_z；

通過(guò)縱向非均勻剛度的隧道豎向變形計(jì)算方法，將求得的總豎向附加應(yīng)力σ_z代入，即可求得縱向非均勻剛度隧道豎向位移計(jì)算函數(shù)，代入計(jì)算范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)即可得到對(duì)應(yīng)位置的隧道位移值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重疊隧道內(nèi)支撐臺(tái)車(chē)作用下既有隧道位移的計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟(1)具體如下：

在地面上沿著疊交隧道軸線方向建立x軸，垂直于疊交隧道軸線方向建立y軸，豎直向下建立z軸；疊交隧道軸線位于xoz平面，上部為新建隧道，下部為既有隧道，兩隧道上下重合，新建隧道軸線埋深為z₀，半徑為R_s，既有隧道軸線埋深為h，半徑為R；新建隧道前端切削面位于x＝0處，既有隧道內(nèi)部安裝支撐臺(tái)車(chē)，支撐臺(tái)車(chē)前端超出切削面的支撐距離為L(zhǎng)₁，盾構(gòu)體的長(zhǎng)度為L(zhǎng)₂，支撐臺(tái)車(chē)后端超出盾構(gòu)體的支撐距離為L(zhǎng)₃，支撐臺(tái)車(chē)全長(zhǎng)為L(zhǎng)；盾構(gòu)體切削面上設(shè)置沿著x軸正向的切口附加推力q，沿盾構(gòu)體環(huán)向設(shè)置盾構(gòu)側(cè)摩阻力f，盾構(gòu)體尾部設(shè)置徑向的附加注漿壓力p，完成疊交隧道內(nèi)支撐臺(tái)車(chē)工作的力學(xué)模型的構(gòu)建。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重疊隧道內(nèi)支撐臺(tái)車(chē)作用下既有隧道位移的計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟(2)中，q產(chǎn)生的豎向附加應(yīng)力σ_z-q計(jì)算過(guò)程如下：

式中：R₁和R₂均為中間變量，具體關(guān)系為μ為土的泊松比；r和θ分別為計(jì)算點(diǎn)距原點(diǎn)距離和所在角度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重疊隧道內(nèi)支撐臺(tái)車(chē)作用下既有隧道位移的計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟(2)中，f產(chǎn)生的豎向附加應(yīng)力σ_z-f計(jì)算過(guò)程如下：

式中：L₂為盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)度；R₃和R₄均為中間變量，具體關(guān)系為s為積分變量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重疊隧道內(nèi)支撐臺(tái)車(chē)作用下既有隧道位移的計(jì)算方法，其特征在于，所述步驟(2)中，p產(chǎn)生的豎向附加應(yīng)力σ_z-p1和σ_z-p2計(jì)算過(guò)程如下：

式中：m為盾尾注漿影響長(zhǎng)度，R₅和R₆均為中間變量，具體關(guān)系為