[发明专利]盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法及装置

权利要求书

1.一种盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法，包括以下步骤：

获取盾构掘进施工区域的土体物理学参数及隧道埋深H，所述土体物理学参数包括材料类型、重度γ、弹性模量E、泊松比v、粘聚力c、内摩擦角剪胀角Ψ、土层初始应力q、主动土压力E_a和被动土压力E_p；所述主动土压力E_a取库伦主动土压力，所述被动土压力E_p取库伦被动土压力；

以土压力为所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算所获得的一个地表测点的竖向位移为该地表测点的竖向极限位移；所述竖向极限位移包括极限沉降和极限隆起，当土压力取主动土压力E_a时，所述竖向位移为极限沉降，当土压力取被动土压力E_p时，所述竖向位移为极限隆起；

根据无限体球孔扩张土体公式计算所述盾构掘进施工区域的塑性区半径R_p；所述盾构掘进施工区域的塑性区半径R_p的求解式为，

式中，I_RR为修正的刚度指标，R_u为掘进球孔所受球形均布压力增加到最大到极限压力P₀时的掘进球孔半径；

所述I_RR的求解函数包括：

式中，表示弹性区塑性交界处的应变；

和的求解函数为：

式中，R为地表测点到掘进球孔中心的距离，S＝1-A-B，T＝Z+3，

当地面测点位于弹性区时，分别根据主动土压力E_a和被动土压力E_p计算该地面测点的预测竖向位移u_z1的两个端点和

和/或，

当地面测点位于塑性区时，分别根据主动土压力E_a和被动土压力E_p计算该地面测点的预测竖向位移u_z2的两个端点和

2.一种盾构掘进施工地表极限竖向位移预测装置，包括：

读取模块，用于读取盾构掘进施工区域的土体物理学参数和隧道设计参数；

输入模块，用于输入所述盾构掘进施工区域的各个地表测点的位置信息；

处理模块，用于根据所述土体物理学参数和所述隧道设计参数计算所述各个地表测点的竖向极限位移；计算方法包括权利要求1所述盾构掘进施工地表极限竖向位移预测方法的步骤；

输出模块，用于输出所述各个地表测点的竖向极限位移；

其中，一个地表测点的竖向极限位移中，其极限沉降由土压力取主动土压力时的所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算获得，和/或，其极限沉降由土压力取被动土压力时的所述盾构掘进施工区域半无限体模型的围压计算获得。