[发明专利]地铁盾构地质薄弱层的施工风险分析方法及系统

说明书

公开了一种地铁盾构地质薄弱层的施工风险分析方法及系统。该方法可以包括：根据地质勘探资料，将可能存在薄弱层的区域标记为目标区域；在目标区域内随机进行钻孔取样，获得钻孔取样土层分布，判断是否存在薄弱层，获得薄弱层区域；根据薄弱层区域的岩性，确定弹性模量；设定两种薄弱层宽度，根据薄弱层宽度与弹性模量，划分多种工况；分别绘制不同工况的竖向位移云图与应力分布云图，分析岩溶地层地铁区间施工风险。本发明通过确定薄弱层区域，计算多种工况的云图，根据云图实现施工风险的确定。

技术领域

本发明涉及薄弱层层地铁施工领域，更具体地，涉及一种地铁盾构地质薄弱层的施工风险分析方法及系统。

背景技术

近年来随着我国城市发展规模的逐步扩大，城市轨道交通这一新兴交通模式正在被越来越多的城市所采用，已成为当今解决城市交通拥挤、缓解交通压力最为有效的方法之一。而在实际盾构施工过程，地层地质情况复杂，除一般理想工况下，如隧道全断面处于灰岩层的盾构施工情况外，排除地质勘探所探测的底层结构分布外，还可能遇到岩层存在薄弱层破碎带的不利工况。

在1969年，美国Peck教授分析总结了当时隧道施工时众多的地表沉降实测资料数据，提出了由土体移动而引起地层损失的概念，以及隧道在纵轴线垂直方向上出现的呈正态分布的沉降槽理论，用来估算隧道施工所产生的地表下沉。2002年和2005年，吴波、高波和毕继红、江志峰等人，结合深圳地铁大剧院一科学馆隧道施工项目，和轨道交通二期1号线续建工程，分别采用ANSYS和ABAQUS大型通用有限元软件，对于隧道施工过程进行了三维数值模拟分析，并结合计算结果，分析了施工过程对地下管线的安全性，地表沉降、应力分布、衬砌变形以及建筑的影响，为设计和施工提供了指导作用。2006年，况勇、朱永全等，结和上海地铁2号线西延伸工程浅埋暗挖施工技术，采用有限元分析法应用ANSYS，对与施工过程中洞室结构的稳定和支护施工方法的可行性进行了分析，为洞内施工安全和施工地表沉降的控制要求，提供了一定的理论参考。在2017年，Kog通过测量承重砖墙的倾斜度和垂直沉降量，详细评估了隧道在开挖过程对3层建筑造成的影响及破换。与此同时，张旭、张成平，针对北京地铁6号线朝阳门站至东大桥站区间，平顶直墙结构垂直下穿临近既有车站的工程情况，采用FLAC3D模拟分析了下穿施工引起的既有地铁车站结构沉降变形规律。并基于现场监测数据对既有地铁车站结构沉降进行了分析与安全性评估，数值分析的方法更加成熟。常用的方法有：理论分析方法、有限差分方法、数值分析方法，但是都未对可能存在薄弱层的岩溶地层地铁区间施工作出分析。因此，有必要开发一种地铁盾构地质薄弱层的施工风险分析方法及系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种地铁盾构地质薄弱层的施工风险分析方法及系统，其能够确定薄弱层区域，计算多种工况的云图，根据云图实现施工风险的确定。

根据本发明的一方面，提出了一种地铁盾构地质薄弱层的施工风险分析方法。所述方法可以包括：根据地质勘探资料，将可能存在薄弱层的区域标记为目标区域；在所述目标区域内随机进行钻孔取样，获得钻孔取样土层分布，判断是否存在薄弱层，获得薄弱层区域；根据所述薄弱层区域的岩性，确定弹性模量；设定两种薄弱层宽度，根据所述薄弱层宽度与所述弹性模量，划分多种工况；分别绘制不同工况的竖向位移云图与应力分布云图，分析岩溶地层地铁区间施工风险。

优选地，所述目标区域为存在溶洞或存在已有地下构筑物的区域。

优选地，根据所述钻孔取样土层分布，若某段土层出现碎块状，则所述目标区域为所述薄弱层区域。

优选地，所述多种工况为5种工况，包括：第一工况，未出现薄弱层；第二工况，存在短宽度薄弱层且弹性参数不变；第三工况，存在短宽度薄弱层且弹性参数折减为20％；第四工况，存在长宽度薄弱层且弹性参数不变；第五工况，存在长宽度薄弱层且弹性参数折减为20％。