[發明專利]曲線型隧道施工時地表沉降槽峰值點偏移距離的分析方法

有效

• 申請號: 202011461334.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112380757B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 于廣明;李加輝;王克成;朱向飛;劉玉寶;張博陽;鄭雯
• 申請（專利權）人: 青島理工大學;王克成;朱向飛;劉玉寶;張博陽;鄭雯
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 陳磊

1.曲線型隧道施工時地表沉降槽峰值點偏移距離的分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、施工工況確定：設定曲線型隧道的施工工況，分析得出曲線型隧道的超挖區厚度，并確定一個初始隧道線路半徑；

步驟2、構建數值模型：以彈性等價替代層模擬隧道的超挖區，并確定有限元三維模型的邊界條件；

(1)在隧道橫斷面方向施加X方向的約束力，在隧道縱斷面方向施加Y方向的約束力，在下表面施加固定端約束，上表面為自由面；

(2)采用彈性本構關系，假定等價替代層來模擬隧道超挖區的方法，且將彈性模量設定為20KPa；

步驟3、建立三維模型并進行分析：依托步驟1和步驟2設定的條件建立三維模型，分析得到一組初始隧道線路半徑及其對應的地表沉降槽峰值點偏移距離；

步驟4、依次改變曲線型隧道的線路半徑，分別得出隧道的線路半徑及其對應的地表沉降槽峰值點偏移距離；

步驟5、根據步驟3和步驟4得到的多組數據，對隧道的線路半徑與地表沉降槽峰值點偏移距離之間的關系進行函數耦合，得到隧道線路半徑與地表沉降槽峰值點偏移距離之間的關系，具體的：

得到的曲線型隧道施工時隧道線路半徑與地表沉降槽峰值點偏移距離之間的擬合公式如下：

y＝a×x^b (2)

其中，y為地表沉降槽峰值點的偏移距離，x為曲線型盾構隧道的線路半徑，參數a＝161.527±35.729，參數b＝-1.051±0.0517。

2.根據權利要求1所述的曲線型隧道施工時地表沉降槽峰值點偏移距離的分析方法，其特征在于：所述步驟1中，設定曲線型隧道的施工工況主要包括兩個：

(1)計算初始地應力，并將該階段計算得出的位移清零，以模擬地層的初始應力場；

(2)將隧道內的開挖土體鈍化，并激活相應的支護結構及等價替代層，以模擬曲線型盾構隧道的開挖施工。

3.根據權利要求2所述的曲線型隧道施工時地表沉降槽峰值點偏移距離的分析方法，其特征在于：所述步驟1中，超挖區厚度通過以下方式確定：

其中：δ為曲線內側超挖量，R為線路曲率半徑，D為盾構管片外徑，L為盾構機長度。

4.根據權利要求1所述的曲線型隧道施工時地表沉降槽峰值點偏移距離的分析方法，其特征在于：所述步驟1中，初始隧道線路半徑采用以下選取原則：

(1)初始隧道線路半徑選用50m，即現有隧道中的最小線路半徑；

(2)隧道線路半徑小于200m時相鄰計算工況隧道線路半徑之間相差50m，大于200m時相鄰計算工況隧道線路半徑之間相差100m。