一種淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發地面坍塌的預測方法

2023-06-21 07:32:16

專利名稱：一種淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發地面坍塌的預測方法
技術領域：
本發明涉及ー種淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發地面坍塌的預測方法，屬於地下建築工程技術領域。
背景技術：
淺埋隧道工程具有上覆地層厚度小、圍巖軟弱、地質條件差等顯著特點，這些特點決定了淺埋隧道施工過程中地層變形控制的技術難度大，極易發生較大地層沉降並傳遞至地表。當淺埋隧道位於城市環境中，過大的地表變形將影響到城市地面建築物及地下管線等設施的安全，如若發生地面坍塌，其影響將更加嚴重，不僅會造成地面環境的嚴重破壞，還將危及城市新建隧道結構的自身安全，甚至威脅相關人員的生命安全，從而產生非常惡·劣的社會影響。隨著人們環保意識的不斷增強，淺埋隧道施工引起的地層位移與變形及其對周圍環境的影響問題己經越來越引起人們的重視，並取得了系統的研究成果，利用這些研究成果可以對淺埋隧道施工引起的地層變形值和地層變形範圍進行預測。但對於淺埋隧道施工引起的地面坍塌問題的研究尚不系統和深入，特別是對於淺埋隧道施工誘發地面坍塌的預測方法研究甚少，因而無法對地面坍塌事故進行準確的預測預報，使得淺埋隧道施工期間地面坍塌的防控對策缺乏科學性，導致我國淺埋隧道施工過程中地面坍塌事故頻發。由於地面坍塌事故發生突然、危害性大，已引起社會各界的廣泛關注。一般情況下，採用臺階法施工的淺埋隧道，其上半斷面施工引起地面坍塌的可能性遠大於下半斷面施工，因此，本發明試圖基於突變理論，提出ー種淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發地面坍塌的預測方法。

發明內容
本發明的目的是通過以下技術方案實現的。淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發地面坍塌的預測方法包括以下5個步驟步驟I :將隧道斷面圓心以上地層簡化為均一地層，對隧道斷面圓心以上不同地層物理力學參數進行加權平均處理，計算得到簡化後均一地層的物理力學參數，包括粘聚力C、內摩擦角の、天然重度Y、飽和重度Ysat、側壓力係數K0 ;步驟2 :計算隧道拱頂開挖面前方縱向不穩定地層長度，基於土力學理論，依據隧道施工導致在開挖面前方形成的地層破裂面位置，計算隧道拱頂開挖面前方縱向不穩定地
層的長度/, =rtan(45°-要)，式中r為圓形隧道斷面半徑；步驟3 :得出隧道拱頂上覆地層保持穩定的臨界厚度值公式，針對簡化後地層，按照隧道先開挖上半斷面並施工初期支護再開挖下半斷面的施工順序，以隧道斷面圓心以上地層為研究對象進行力學平衡計算，基於突變理論得出淺埋圓形隧道上半斷面施工過程中拱頂上覆地層保持穩定的臨界厚度值公式
權利要求
1.一種淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發地面坍塌的預測方法，其特徵在於，該方法包括以下五個步驟 步驟I:將隧道斷面圓心以上地層簡化為均一地層，對隧道斷面圓心以上不同地層物理力學參數進行加權平均處理，計算得到簡化後均一地層的物理力學參數，包括粘聚力C、內摩擦角P、天然重度Y、飽和重度Ysat、側壓力係數K。； 步驟2:計算隧道拱頂開挖面前方縱向不穩定地層長度，基於土力學理論，依據隧道施工導致在開挖面前方形成的地層破裂面位置，計算隧道拱頂開挖面前方縱向不穩定地層的長度
全文摘要
一種淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發地面坍塌的預測方法，屬於地下建築工程技術領域。步驟為將隧道斷面圓心以上地層簡化為均一地層，計算簡化後均一地層物理力學參數；基於土力學理論計算隧道拱頂開挖面前方縱向不穩定地層長度；針對簡化後地層，基於突變理論得出隧道上半斷面施工過程中拱頂上覆地層保持穩定的臨界厚度值公式；將相關參數具體數值帶入上述公式，通過計算得到隧道上半斷面施工過程中拱頂上覆地層保持穩定的臨界厚度值hcr；將計算得到的隧道拱頂上覆地層臨界厚度值hcr和隧道拱頂上覆地層實際厚度值har進行比較，據此對隧道施工期間地面坍塌與否作出預測判斷。適用於淺埋圓形隧道上半斷面施工是否會誘發地面坍塌的預測判斷。
文檔編號G01V9/00GK102736123SQ20121023978
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月11日 優先權日2012年7月11日
發明者宋浩然, 張成平, 張頂立, 李倩倩, 牛曉凱, 蘇潔 申請人:北京交通大學