[發明專利]一種考慮多因素影響的飽和土盾構施工引起的土體變形計算方法

在審

• 申請號: 202010788444.1
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111914335A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 丁智;馮叢烈;張霄;張默爆;董毓慶;虞健剛;何紹衡;黃君彥
• 申請（專利權）人: 浙大城市學院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

1.一種考慮多因素影響的飽和土盾構施工引起的土體變形計算方法，其特征在于，包括：

確定飽和土盾構掘進的施工參數；

根據所述施工參數確定飽和土盾構掘進過程中各因素的取值，包括刀盤附加推力、盾殼摩擦力、注漿壓力及土體損失率；

根據刀盤附加推力考慮了擠土效應的影響、盾殼摩擦力考慮了漿液蔓延及土體軟化的影響、注漿壓力考慮了漿液自重及環向不均勻分布的影響并將其進行分區處理、以及土體損失率考慮了注漿填充的影響，建立飽和土盾構推進受力分析模型；

根據所述飽和土盾構推進受力分析模型確定各因素引起的土體變形；

將各因素引起的土體變形通過疊加得到飽和土盾構施工引起土體的總變形。

2.根據權利要求1所述的考慮多因素影響的飽和土盾構施工引起的土體變形計算方法，其特征在于，根據所述施工參數確定飽和土盾構掘進過程中各因素的取值，具體包括：

所述刀盤附加推力q考慮了刀盤擠土效應的影響，按下式取值：

式中：q為刀盤附加推力，單位：kN/m²；μ為泊松比，無量綱；E_u為土體不排水彈性模量，單位：MPa；v為盾構掘進速度，單位：cm/min；ξ為刀盤開口率，單位：％；D為刀盤直徑，單位：m；k為刀盤閉口部分幅數，無量綱；w為刀盤轉速，單位：r/min；Δp′為刀盤切入土體產生的擠壓力，單位：kPa；

所述盾殼摩擦力f考慮了土體的軟化特性，按下式取值：

式中：f為盾殼摩擦力，單位：kN/m²；β_s為樁-土界面殘余摩阻力τ_sr與極限側摩阻力τ_su的比值，無量綱；σ_θ為作用于盾殼的徑向正應力，單位：kN/m²；σ_v為豎向土壓力，單位：kN/m²；σ_h為水平土壓力，單位：kN/m²；δ′為盾構與周圍土體的界面摩擦角，單位：°；σ_軸為盾構軸線處的豎向土壓力，單位：kN/m²；K₀為側向靜止土壓力系數，無量綱；γ為土體重度，單位：kN/m³；

所述盾尾分區注漿壓力p_i考慮了漿液自重及環向不均勻分布，按下式取值：

式中：p_i為盾尾分區注漿壓力，單位：kPa；p₀為注漿孔實際注漿壓力，單位：kPa；α為計算點與x軸的夾角，單位：弧度制；α₀為注漿孔與x軸的夾角，單位：弧度制；A為牛頓流體系數，無量綱；q₀為漿液流量，單位：m³/s；μ(t)為漿液粘度系數，單位：Pa·s；r₀為盾尾間隙的一半，單位：m；R_s為隧道半徑，單位：m；

所述土體損失率v_loss考慮了注漿填充，按下式取值：

式中：V_loss為單位長度土體損失量，單位：m³/m；R′為管片外徑，單位：m；ζ為漿液滲透率，單位：％；為注漿填充率，單位：％；g為隧道與管片的間距，單位：m；v_loss為土體損失率，單位：％；G_p′為考慮注漿填充后的盾尾空隙；G_p為隧道與盾構之間的幾何空隙，單位：m；U_3D為盾構前部土體的三維彈塑性變形，單位：m；ω為施工影響因素，單位：m；κ為考慮注漿填充影響后的參數，無量綱。