【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及隧道工程施工，具體涉及一種大直徑盾構地中對接穩定性判別方法。
技術介紹
1、在現代地下空間開發和隧道建設中，隧道直徑變的越來越大，掘進距離也越來越長，大直徑盾構地中對接技術應用逐漸廣泛，例如國內獅子洋隧道和甬舟金堂海底鐵路隧道。大直徑盾構憑借其高效、安全等優勢成為主要施工手段。然而，盾構地中對接作為盾構施工的關鍵環節，面臨諸多技術挑戰。
2、在盾構地中對接過程中，對接區域的土體穩定性至關重要。一旦土體失穩，可能導致地面塌陷、隧道變形甚至盾構機損壞等嚴重后果?，F有技術在判斷大直徑盾構地中對接穩定性時，往往存在局限性。一些傳統方法未充分考慮復雜的地質條件，如不同土層的力學性質差異、地下水的影響等。
3、當前大直徑盾構對接穩定性評估存在顯著局限：傳統理論多基于無水條件假設，忽視高水壓地層中滲流力對土體應力場的重構作用；現有水下盾構支護壓力計算依賴數值模擬，缺乏普適性解析模型。尤其在海底隧道工程中，水頭差導致的滲流效應會顯著降低開挖面穩定性，而現有方法難以量化此類動態影響，易引發支護壓力設計偏差，增加施工風險。
技術實現思路
1、本專利技術為了克服以上技術的不足，提供了一種通過多塊體動態模型與滲流力耦合計算，求解臨界支護壓力，減少對支護壓力的誤判風險，提高盾構地中對接施工的安全性和可靠性的地中對接穩定性判別方法。
2、本專利技術克服其技術問題所采用的技術方案是：
3、一種大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，包括：
4、
5、(b)計算多錐體破壞模型的水平滲流力；
6、(c)計算多錐體破壞模型重力所做功率；
7、(d)根據多錐體破壞模型的水平滲流力計算多錐體破壞模型滲流力所做功率；
8、(e)計算多椎體破壞模型的耗損功率；
9、(f)根據多錐體破壞模型的重力所做功率、滲流力所做功率、耗損功率計算得到支護壓力所做的功率；
10、(g)根據支護壓力所做的功率計算得到極限支護壓力；
11、(h)根據極限支護壓力判斷盾構地中對接是否處于穩定狀態。
12、進一步的，步驟(a)中多錐體破壞模型自上而下依次由剛性塊體、剛性塊體、剛性塊體構成，位于最上端的剛性塊體為等腰三角形，其位于上端的頂點為，其位于下端的兩個頂點分別為、，剛性塊體的邊與邊構成的頂角為，為土體內摩擦角，剛性塊體的頂角的平分線沿豎直方向設置，剛性塊體設置于剛性塊體的下端，其呈三角形結構，剛性塊體的上端兩個頂點分別為、，其下端頂點為，剛性塊體設置于剛性塊體的下端，剛性塊體的上端兩個頂點分別為、，其下端的頂點為，剛性塊體的邊沿豎直方向設置，剛性塊體的邊垂直于其邊，將剛性塊體的頂點作為原點建立三維直角坐標系，頂點與頂點構成的剛性塊體的邊長等于掘進面直徑。
13、進一步的，當剛性塊體的高度大于覆土厚度時，將剛性塊體由等腰三角形變為等腰梯形，所述等腰梯形的上端頂點分別為、。
14、進一步的，步驟(b)包括如下步驟：
15、(b-1)通過公式計算得到剛性塊體的水平滲流力，式中，為水的重度，，為地下水位高度，為盾構密封艙測壓管水頭，為隧道開挖面的高度，為自然對數，為解析近似式的參數，為頂點的y軸坐標值；
16、(b-2)通過公式計算得到剛性塊體的水平滲流力，式中，為頂點的z軸坐標值，為頂點的y軸坐標值，為頂點的y軸坐標值；
17、(b-3)當破壞面未達地表即剛性塊體的豎直方向高度小于等于上覆土厚度時，通過公式計算得到剛性塊體的水平滲流力，為解析近似式的參數，為函數自變量；
18、(b-4)當破壞面達到地表即剛性塊體的豎直方向高度大于上覆土厚度時，通過公式計算得到剛性塊體的水平滲流力。
19、進一步的，步驟(c)包括如下步驟：
20、(c-1)通過公式計算得到剛性塊體重力所做的功率，式中，為土層厚度，為剛性塊體的速度，為隧道開挖面的高度，為土體內摩擦角；
21、(c-2)通過公式計算得到剛性塊體重力所做的功率，式中，為剛性塊體的速度；
22、(c-3)當破壞面未達地表即剛性塊體的豎直方向高度小于等于上覆土厚度時，通過公式計算得到剛性塊體重力所做的功率，式中，為剛性塊體的速度；
23、(c-4)當破壞面達到地表即剛性塊體的豎直方向高度大于上覆土厚度時，通過公式計算得到剛性塊體重力所做的功率。
24、進一步的，步驟(d)包括如下步驟：
25、(d-1)通過公式計算得到剛性塊體的滲流力所做功率；
26、(d-2)通過公式計算得到剛性塊體的滲流力所做功率；
27、(d-3)通過公式計算得到剛性塊體的滲流力所做功率。
28、進一步的，步驟(e)包括如下步驟：
29、(e-1)通過公式計算得到由頂點與頂點連線構成且垂直于水平面的面的耗損功率，式中，為土體粘聚力；
30、(e-2)通過公式計算得到由頂點與頂點連線構成且垂直于水平面的面的耗損功率；
31、(e-3)當破壞面未達地表即剛性塊體的豎直方向高度小于等于上覆土厚度時，通過公式計算得到由頂點、頂點與頂點構成的面的耗損功率；
32、(e-4)當破壞面達到地表即剛性塊體的豎直方向高度大于上覆土厚度時，通過公式計算得到由頂點、頂點與頂點構成的面的耗損功率，式中為剛性塊體的頂點與頂點構成的邊的長度；
33、(e-5)通過公式計算得到由頂點與頂點連線構成且平行于水平面的面的耗損功率，式中為剛性塊體相對剛性塊體的速度；
34、(e-6)通過公式計算得到由頂點與頂點連線構成且垂直于水平面的面的耗損功率，式中為剛性塊體相對剛性塊體的速度。
35、進一步的，步驟(f)中通過公式
36、計算得到支護壓力所做的功率。
37、進一步的，步驟(g)中通過公式計算得到極限支護壓力。
38、進一步的，步驟(h)包括如下步驟：
39、(h-1)通過設置在盾構刀盤出的壓力傳感器或其它監測設備得到隧道實際的支護壓力；
40、(h-2)當實際的支護壓力小于極限支護壓力時，判定盾構地中對接處于穩定狀態；
41、(h-3)當實際的支護壓力大于等于極限支護壓力時，判定盾構地中對接處于失穩狀態。
42、本專利技術的有益效果是：本專利技術充分考慮開挖面滲流影響，相比現有方法，能更準確地計算盾構隧道開挖面極限支護壓力，從而更精確地判斷大直徑盾構地中對接的穩定性。在實際工程應用中，可有效減少因穩定性判斷失誤導致的施工事故。為施工人員提供準確的穩定性信息，便于及時采取加固措施，如調整支護參數、優化施工工藝等，有效保障盾構地中對接施工的安全進行，降低事故發生概率。方法適用于不同地質條件和施工環境下的大直徑盾構地中對接工程，具有廣泛的通用性，能夠為各類隧道工程建設提本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于：步驟(a)中多錐體破壞模型自上而下依次由剛性塊體、剛性塊體、剛性塊體構成，位于最上端的剛性塊體為等腰三角形，其位于上端的頂點為，其位于下端的兩個頂點分別為、，剛性塊體的邊與邊構成的頂角為，為土體內摩擦角，剛性塊體的頂角的平分線沿豎直方向設置，剛性塊體設置于剛性塊體的下端，其呈三角形結構，剛性塊體的上端兩個頂點分別為、，其下端頂點為，剛性塊體設置于剛性塊體的下端，剛性塊體的上端兩個頂點分別為、，其下端的頂點為，剛性塊體的邊沿豎直方向設置，剛性塊體的邊垂直于其邊，將剛性塊體的頂點作為原點建立三維直角坐標系，頂點與頂點構成的剛性塊體的邊長等于掘進面直徑。
3.根據權利要求2所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于：當剛性塊體的高度大于覆土厚度時，將剛性塊體由等腰三角形變為等腰梯形，所述等腰梯形的上端頂點分別為、。
4.根據權利要求2所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于，步驟(b)包括如下步驟：p>
5.根據權利要求4所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于，步驟(c)包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于，步驟(d)包括如下步驟：
7.根據權利要求3所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于，步驟(e)包括如下步驟：
8.根據權利要求7所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于：步驟(f)中通過公式
9.根據權利要求5所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于：步驟(g)中通過公式計算得到極限支護壓力。
10.根據權利要求1所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于，步驟(h)包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于：步驟(a)中多錐體破壞模型自上而下依次由剛性塊體、剛性塊體、剛性塊體構成，位于最上端的剛性塊體為等腰三角形，其位于上端的頂點為，其位于下端的兩個頂點分別為、，剛性塊體的邊與邊構成的頂角為，為土體內摩擦角，剛性塊體的頂角的平分線沿豎直方向設置，剛性塊體設置于剛性塊體的下端，其呈三角形結構，剛性塊體的上端兩個頂點分別為、，其下端頂點為，剛性塊體設置于剛性塊體的下端，剛性塊體的上端兩個頂點分別為、，其下端的頂點為，剛性塊體的邊沿豎直方向設置，剛性塊體的邊垂直于其邊，將剛性塊體的頂點作為原點建立三維直角坐標系，頂點與頂點構成的剛性塊體的邊長等于掘進面直徑。
3.根據權利要求2所述的大直徑盾構地中對接穩定性判別方法，其特征在于：當剛性塊體的高度大于覆土厚度時，將剛性塊體由等...
【專利技術屬性】
技術研發人員：舒計城，胡浩，陳建福，楊公標，陳鵬，陳健，王曉瓊，金大龍，韓冰宇，韓鳳啟，資誼，孫文昊，邵泳翔，白一兵，馬澤坤，郭守志，路蕓蕓，何應道，吳佳明，
申請(專利權)人：中鐵十四局集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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