[发明专利]一种浅埋偏压隧道地表沉降变形的预测方法

权利要求书

1.一种浅埋偏压隧道地表沉降变形的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：隧道偏压程度判断，通过最大主应力的偏转程度反映隧道偏压程度，定义最大主应力偏转角度为偏压系数，并计算得到地表沉降槽中心偏移距离，用于对偏压程度进行定量分析；

第二步：分析地表沉降因素，地表沉降槽的扭曲和偏位由偏压地形和偏压荷载的双重影响叠加，建立地表沉降计算模型；

第三步：计算偏压地形影响，得到偏压地形影响下的地层任意点沉降规律；

第四步：计算偏压荷载影响，得到偏压荷载影响下的地层任意点沉降规律；

第五步：将偏压地形和偏压荷载作用结果叠加，代入隧道相关参数，建立预测沉降曲线，用于预测浅埋偏压隧道地表沉降规律。

2.如权利要求1所述的浅埋偏压隧道地表沉降变形的预测方法，其特征在于，所述第一步中偏压系数的计算公式为：

其中，α为偏压系数，β为偏压角，k为地层侧压系数、z为隧道埋深。

3.如权利要求2所述的浅埋偏压隧道地表沉降变形的预测方法，其特征在于，所述第一步中地表沉降槽中心偏移距离的计算公式为：

Δx＝(z₀+0.5D)tanα；

其中，Δx为地表沉降槽中心偏移距离，z₀为隧道中心埋深，D为隧道直径，α为偏压系数。

4.如权利要求1所述的浅埋偏压隧道地表沉降变形的预测方法，其特征在于，所述第二步中的地表沉降计算模型为：

s(x)＝s_t(x)+s_q(x)；

其中，s(x)为计算点的地表沉降值，s_t(x)为地形影响下计算点的地表沉降值，s_q(x)为偏压荷载影响下计算点的地表沉降值。

5.如权利要求4所述的浅埋偏压隧道地表沉降变形的预测方法，其特征在于，所述第三步中偏压地形影响下的地层任意点沉降规律公式为：

其中，s_t(x)为地形影响下的计算点沉降值，V₁为地层损失率；D为隧道直径，K为沉降槽宽度参数，x为计算点到沉降槽中线的水平距离，z_x为计算点等效水平地表线情况下的隧道埋深。

6.如权利要求4所述的浅埋偏压隧道地表沉降变形的预测方法，其特征在于，所述第四步中偏压荷载影响下的地层任意点沉降规律公式为：

其中，s_q(x)为偏压荷载影响下的地表沉降值，μ为地层压缩模量，E为地层泊松比，β为偏压角，γ为地层重度，x为计算点到沉降槽中线的水平距离，D为隧道直径。

7.如权利要求1所述的浅埋偏压隧道地表沉降变形的预测方法，其特征在于，所述第五步中获取隧道相关参数的具体工作内容为：

(1)测量某一断面沉降值，建立该断面的实际沉降曲线；

(2)取地层损失率和沉降槽宽度系数的经验值，其他隧道参数依据实际工程情况选取，代入地表沉降计算模型，建立该断面的预测沉降曲线；

(3)将实际沉降曲线与预测沉降曲线对比拟合，得到地层损失率和沉降槽宽度系数的拟合参数。

8.如权利要求7所述的浅埋偏压隧道地表沉降变形的预测方法，其特征在于，所述第五步中的断面沉降值的测试方法为：选定监测断面，在监测断面设置10～15个地表沉降监测点，各监测点之间间距2～5m，沿隧道中线对称布置，所述监测点采用直径20～30mm，长200～300mm半圆头钢筋制成，所述监测点四周用水泥砂浆填实。