[发明专利]一种隧道施工作业面附近沉降预警预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地表沉降预警预测方法，属于轨道交通安全施工技术领域，尤其是指一种隧道施工作业面附近沉降预警预测方法。

背景技术

目前，城市轨道交通工程建设采用的施工方法主要包括有明挖法、矿山法与盾构法。其中，盾构法是利用盾构机设备在地下通过刀盘、千斤顶、螺旋机等关键设备进行切土与出土，以实现掘进的施工方法；矿山法指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法，其基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖，并要求边挖边撑以求安全。不同的地质结构需要不同的支撑结构，造成支撑复杂，支护材料耗用多的问题。同时，在施工过程中，由于施工参数不合理而造成地面沉降、建（构）物破坏、管线断裂等，进而造成极大的人员与经济损失。而现有技术中，至今未有一种科学合理的隧道开挖地表沉降预警预测方法能够实现对地铁隧道安全的及时预警与预测。

发明内容

本发明的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种能够实现对地铁隧道安全的及时预警与预测隧道开挖地表沉降预警的预测方法。

为了达到上述目的，采用如下技术方案：

一种隧道施工作业面附近沉降预警预测方法，包括以下步骤：

a)、实时采集施工参数、地层参数和地表沉降参数，建立基于施工参数-地层参数-地表沉降参数的供数据输入和检索查询的数据库；

b)、根据数据库查询获得与实时采集施工参数及地层参数相同或相似的地层参数、施工参数对应的若干地表沉降参数；

c)、利用包括多项式最小二乘拟合算法和代数插值法对查询得到的若干地表沉降参数进行拟合与回归分析，得到刀盘前后的纵向地表沉降预测曲线；

d)、根据纵向地表沉降预测曲线，结合输入的土体参数和隧道半径，利用PECK公式获得横向地表沉降预测曲线；

e)、将纵向地表沉降预测曲线和横向地表沉降预测曲线分别与预警值对比，判断纵向地表沉降预测曲线和横向地表沉降预测曲线代表的值是否超过预警值，若是，则报警。

进一步地，所述步骤a)中具体包括以下步骤：

a1）、采集盾构法和矿山法的施工参数将其存储在数据库中，其中盾构法的施工参数数据包括掘进速度、千斤顶总推力、贯入度、土仓平均压力、刀盘转速、刀盘扭矩、螺旋输送机扭矩、螺旋输送机转速、注浆速率、注浆压力和推进位置；矿山法的施工参数数据包括超前注浆量、爆破与开挖时间差、土方开挖量、开挖与支护时间差、以及二衬与开挖时间差；

a2）、采集地层参数将其存储在数据库中，其中地层参数包括覆土厚度，盾构半径，内摩擦角，土岩层组成及风化程度；

a3）、采集地表沉降参数将其存储在数据库中，其中地表沉降参数包括测点里程和地表沉降累计沉降值；

a4)、建立施工参数、地层参数和地表沉降参数的对应关系。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明基于工程实测数据，建立一种隧道施工作业面附近沉降预警预测方法，可以实现对地铁隧道引起的地表沉降进行及时预警、及时处置，从而以规避不合理的施工工艺造成的人员与经济损失，除患于未然。

附图说明

图1是本发明的实现流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方法来详细说明本发明，在本发明的示意性实施及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明所述的隧道施工作业面附近沉降预警预测方法，其包括以下步骤：

步骤a：实时采集施工参数、地层参数和地表沉降参数，建立基于施工参数-地层参数-地表沉降参数的数据输入、检索查询的数据库。

步骤b：根据数据库查询获得与实时采集施工参数及地层参数相同或相似的地层参数、施工参数对应的若干地表沉降参数。

步骤c：利用包括多项式最小二乘拟合算法和代数插值法对查询得到的若干地表沉降参数进行拟合与回归分析，得到刀盘前后的纵向地表沉降预测曲线。

步骤d：根据纵向地表沉降预测曲线，结合输入的土体参数和隧道半径，利用PECK公式获得横向地表沉降预测曲线。

步骤e：将纵向地表沉降预测曲线和横向地表沉降预测曲线分别与预警值对比，判断纵向地表沉降预测曲线和横向地表沉降预测曲线代表的值是否超过预警值，若是，则报警。

在步骤a中具体包括以下步骤：