专利名称：一种浅埋圆形隧道上半断面施工诱发地面坍塌的预测方法
技术领域：
本发明涉及ー种浅埋圆形隧道上半断面施工诱发地面坍塌的预测方法，属于地下建筑工程技术领域。
背景技术：
浅埋隧道工程具有上覆地层厚度小、围岩软弱、地质条件差等显著特点，这些特点决定了浅埋隧道施工过程中地层变形控制的技术难度大，极易发生较大地层沉降并传递至地表。当浅埋隧道位于城市环境中，过大的地表变形将影响到城市地面建筑物及地下管线等设施的安全，如若发生地面坍塌，其影响将更加严重，不仅会造成地面环境的严重破坏，还将危及城市新建隧道结构的自身安全，甚至威胁相关人员的生命安全，从而产生非常恶·劣的社会影响。随着人们环保意识的不断增强，浅埋隧道施工引起的地层位移与变形及其对周围环境的影响问题己经越来越引起人们的重视，并取得了系统的研究成果，利用这些研究成果可以对浅埋隧道施工引起的地层变形值和地层变形范围进行预测。但对于浅埋隧道施工引起的地面坍塌问题的研究尚不系统和深入，特别是对于浅埋隧道施工诱发地面坍塌的预测方法研究甚少，因而无法对地面坍塌事故进行准确的预测预报，使得浅埋隧道施工期间地面坍塌的防控对策缺乏科学性，导致我国浅埋隧道施工过程中地面坍塌事故频发。由于地面坍塌事故发生突然、危害性大，已引起社会各界的广泛关注。一般情况下，采用台阶法施工的浅埋隧道，其上半断面施工引起地面坍塌的可能性远大于下半断面施工，因此，本发明试图基于突变理论，提出ー种浅埋圆形隧道上半断面施工诱发地面坍塌的预测方法。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。浅埋圆形隧道上半断面施工诱发地面坍塌的预测方法包括以下5个步骤步骤I :将隧道断面圆心以上地层简化为均一地层，对隧道断面圆心以上不同地层物理力学參数进行加权平均处理，计算得到简化后均一地层的物理力学參数，包括粘聚力C、内摩擦角の、天然重度Y、饱和重度Ysat、侧压力系数K0 ;步骤2 :计算隧道拱顶开挖面前方纵向不稳定地层长度，基于土力学理论，依据隧道施工导致在开挖面前方形成的地层破裂面位置，计算隧道拱顶开挖面前方纵向不稳定地
层的长度/, =rtan(45°-要)，式中r为圆形隧道断面半径；步骤3 :得出隧道拱顶上覆地层保持稳定的临界厚度值公式，针对简化后地层，按照隧道先开挖上半断面并施工初期支护再开挖下半断面的施工顺序，以隧道断面圆心以上地层为研究对象进行力学平衡计算，基于突变理论得出浅埋圆形隧道上半断面施工过程中拱顶上覆地层保持稳定的临界厚度值公式
权利要求
1.一种浅埋圆形隧道上半断面施工诱发地面坍塌的预测方法，其特征在于，该方法包括以下五个步骤 步骤I:将隧道断面圆心以上地层简化为均一地层，对隧道断面圆心以上不同地层物理力学参数进行加权平均处理，计算得到简化后均一地层的物理力学参数，包括粘聚力C、内摩擦角P、天然重度Y、饱和重度Ysat、侧压力系数K。； 步骤2:计算隧道拱顶开挖面前方纵向不稳定地层长度，基于土力学理论，依据隧道施工导致在开挖面前方形成的地层破裂面位置，计算隧道拱顶开挖面前方纵向不稳定地层的长度
全文摘要
一种浅埋圆形隧道上半断面施工诱发地面坍塌的预测方法，属于地下建筑工程技术领域。步骤为将隧道断面圆心以上地层简化为均一地层，计算简化后均一地层物理力学参数；基于土力学理论计算隧道拱顶开挖面前方纵向不稳定地层长度；针对简化后地层，基于突变理论得出隧道上半断面施工过程中拱顶上覆地层保持稳定的临界厚度值公式；将相关参数具体数值带入上述公式，通过计算得到隧道上半断面施工过程中拱顶上覆地层保持稳定的临界厚度值hcr；将计算得到的隧道拱顶上覆地层临界厚度值hcr和隧道拱顶上覆地层实际厚度值har进行比较，据此对隧道施工期间地面坍塌与否作出预测判断。适用于浅埋圆形隧道上半断面施工是否会诱发地面坍塌的预测判断。
文档编号G01V9/00GK102736123SQ20121023978
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者宋浩然, 张成平, 张顶立, 李倩倩, 牛晓凯, 苏洁 申请人:北京交通大学