[发明专利]软土地层盾构隧道结构抵抗纵向变形的保护控制方法

权利要求书

1.一种软土地层盾构隧道结构抵抗纵向变形的保护控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，获取含隧道在内的浅层土的土层划分信息，随后提取隧道所在土层的土样进行室内常规土工试验；

第二步，利用水准仪测量隧道结构整体沉降，以隧道纵向为横轴，以隧道累积沉降值为纵轴标出隧道各环沉降累积值；

第三步，对隧道累积沉降曲线进行分段拟合，确定累积沉降曲线的高斯拟合方程；

第四步，确定隧道剪力值；

所述的隧道剪力值满足以下公式：

其中，Δσ₂(x)为隧道上方的Cosserat不平衡荷载；D为隧道衬砌外直径，具体通过隧道横断面设计图确定；

第五步，确定每个螺栓的剪应力和拉应力，根据得到的隧道环间螺栓的剪应力和拉应力，控制隧道的纵向变形。

2.根据权利要求1所述的软土地层盾构隧道结构抵抗纵向变形的保护控制方法，其特征在于：所述的分段拟合是指：以隧道累积沉降曲线的极小值点为分段节点，将隧道沉降曲线分为若干段，对每段曲线进行高斯拟合。

3.根据权利要求2所述的软土地层盾构隧道结构抵抗纵向变形的保护控制方法，其特征在于：所述的高斯拟合方程满足以下公式：

其中，S_max为沉降漏斗的峰值；S₀为隧道整体沉降量；i为沉降槽宽度系数；x_c为沿沉降槽中心的坐标；x为隧道任意一点的横向坐标。 

4.根据权利要求1所述的软土地层盾构隧道结构抵抗纵向变形的保护控制方法，其特征在于：所述的Cosserat不平衡荷载通过如下步骤获得：

1)确定隧道上方总荷载；

所述的隧道上方总荷载满足以下公式：Δσ(x)＝γ_tS(x)，

其中，γ_t为第一步中获得的隧道所在土层土体的重度；

2)确定Cosserat不平衡荷载：

所述的Cosserat不平衡荷载满足以下公式：

其中，Δσ₁(x)为平衡荷载，满足以下公式：Δσ₁(x)＝γ_tS₀。

5.根据权利要求1所述的软土地层盾构隧道结构抵抗纵向变形的保护控制方法，其特征在于：所述的每个螺栓的剪应力满足以下公式：

其中，x_b为螺栓对应的横坐标；Δτ_b(x_b)为螺栓的剪应力；d为隧道内直径，D_b为螺栓直径，n为环间螺栓个数，通过隧道设计图确定。

6.根据权利要求1所述的软土地层盾构隧道结构抵抗纵向变形的保护控制方法，其特征在于：所述的每个螺栓的拉应力满足以下公式：

其中，σ_b为螺栓的拉应力；L为隧道衬砌环宽度，具体通过隧道横断面设计图确定；E为螺栓的弹性模量，L_b为螺栓的长度；S’(x)为S(x)的一阶导函数。

7.根据权利要求1所述的软土地层盾构隧道结构抵抗纵向变形的保护控制方法，其特征在于：所述的浅层土的土层划分是指：利用孔压式静力触探确定土体的贯入阻力和孔隙水压与深度的关系曲线，检测深度为隧道中心线埋深的1.5倍，沿隧道纵向每100m布置一个检测孔；画出以孔隙水压与贯入阻力之比为横轴，以贯入阻力与初始地层应力之比为纵轴的关系图，并将该图划分若干不同土性特征区以此代表不同土的类型；将实测的静力触探曲线的数据标于该 图以判断场地土层的类型；再根据土的类型对照贯入阻力曲线与孔隙水压力分布曲线，确定施工现场土层划分信息。

8.根据权利要求1所述的软土地层盾构隧道结构抵抗纵向变形的保护控制方法，其特征在于：所述的提取隧道所在土层的土样是指：用薄壁取土设备在隧道所在土层取土，用于做室内常规土工试验，土样数以不少于三个试件为宜，隧道纵向取土间隔为100m。