專利名稱：一種淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發(fā)地面坍塌的預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發(fā)地面坍塌的預(yù)測方法，屬于地下建筑工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
淺埋隧道工程具有上覆地層厚度小、圍巖軟弱、地質(zhì)條件差等顯著特點(diǎn)，這些特點(diǎn)決定了淺埋隧道施工過程中地層變形控制的技術(shù)難度大，極易發(fā)生較大地層沉降并傳遞至地表。當(dāng)淺埋隧道位于城市環(huán)境中，過大的地表變形將影響到城市地面建筑物及地下管線等設(shè)施的安全，如若發(fā)生地面坍塌，其影響將更加嚴(yán)重，不僅會造成地面環(huán)境的嚴(yán)重破壞，還將危及城市新建隧道結(jié)構(gòu)的自身安全，甚至威脅相關(guān)人員的生命安全，從而產(chǎn)生非常惡·劣的社會影響。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，淺埋隧道施工引起的地層位移與變形及其對周圍環(huán)境的影響問題己經(jīng)越來越引起人們的重視，并取得了系統(tǒng)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范圍進(jìn)行預(yù)測。但對于淺埋隧道施工引起的地面坍塌問題的研究尚不系統(tǒng)和深入，特別是對于淺埋隧道施工誘發(fā)地面坍塌的預(yù)測方法研究甚少，因而無法對地面坍塌事故進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測預(yù)報，使得淺埋隧道施工期間地面坍塌的防控對策缺乏科學(xué)性，導(dǎo)致我國淺埋隧道施工過程中地面坍塌事故頻發(fā)。由于地面坍塌事故發(fā)生突然、危害性大，已引起社會各界的廣泛關(guān)注。一般情況下，采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(yuǎn)大于下半斷面施工，因此，本發(fā)明試圖基于突變理論，提出ー種淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發(fā)地面坍塌的預(yù)測方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發(fā)地面坍塌的預(yù)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(xué)參數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均處理，計算得到簡化后均一地層的物理力學(xué)參數(shù)，包括粘聚力C、內(nèi)摩擦角の、天然重度Y、飽和重度Ysat、側(cè)壓力系數(shù)K0 ;步驟2 :計算隧道拱頂開挖面前方縱向不穩(wěn)定地層長度，基于土力學(xué)理論，依據(jù)隧道施工導(dǎo)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(wěn)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(wěn)定的臨界厚度值公式，針對簡化后地層，按照隧道先開挖上半斷面并施工初期支護(hù)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(jìn)行力學(xué)平衡計算，基于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(wěn)定的臨界厚度值公式
權(quán)利要求
1.一種淺埋圓形隧道上半斷面施工誘發(fā)地面坍塌的預(yù)測方法，其特征在于，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(xué)參數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均處理，計算得到簡化后均一地層的物理力學(xué)參數(shù)，包括粘聚力C、內(nèi)摩擦角P、天然重度Y、飽和重度Ysat、側(cè)壓力系數(shù)K。； 步驟2:計算隧道拱頂開挖面前方縱向不穩(wěn)定地層長度，基于土力學(xué)理論，依據(jù)隧道施工導(dǎo)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(wěn)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(fā)地面坍塌的預(yù)測方法，屬于地下建筑工程技術(shù)領(lǐng)域。步驟為將隧道斷面圓心以上地層簡化為均一地層，計算簡化后均一地層物理力學(xué)參數(shù)；基于土力學(xué)理論計算隧道拱頂開挖面前方縱向不穩(wěn)定地層長度；針對簡化后地層，基于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(wěn)定的臨界厚度值公式；將相關(guān)參數(shù)具體數(shù)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(wěn)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(shí)際厚度值har進(jìn)行比較，據(jù)此對隧道施工期間地面坍塌與否作出預(yù)測判斷。適用于淺埋圓形隧道上半斷面施工是否會誘發(fā)地面坍塌的預(yù)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(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)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(xué)