一种砂卵石地层隧道下穿既有铁路变形影响分析方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115952578A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211587082.5G06F30/23(2020.01)(22)申请日2022.12.09G06F119/14(2020.01)(71)申请人中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司地址610000四川省成都市青羊区浣花北路1号(72)发明人陈炜韬赵晓峰王建周军聂大丰刘青松张子晗韩磊杨延景陈兴望(74)专利代理机构成都行之专利代理事务所(普通合伙)51220专利代理师喻英(51)Int.Cl.G06F30/13(2020.01)E21D9/06(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图9页(54)发明名称一种砂卵石地层隧道下穿既有铁路变形影响分析方法(57)摘要本发明公开了一种砂卵石地层隧道下穿既有铁路变形影响分析方法，本方法通过结合强度折减数值计算模型得到的隧道整体安全系数、塌落拱数值计算模型得到的后建隧道的开挖对先建隧道影响安全系数以及精细化三维数值计算模型得到的围岩变形与近接既有铁路与桥台的结构变形三种计算结果综合分析盾构隧道在砂卵石地层中对近接既有铁路的影响，解决了现有技术经验局限性较大的问题，并形成针对砂卵石地层中盾构隧道下穿既有铁路变形影响的成套分析方法达到节省人力物力的目的。CN115952578ACN115952578A权利要求书1/2页1.一种砂卵石地层隧道下穿既有铁路变形影响分析方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.建立基于强度折减法的二维数值计算模型对毛洞状态下地铁盾构隧道以及出入场线隧道进行分析，获取隧道整体安全系数；S2.通过有限元软件ABAQUS建立隧道潜在坍塌二维数值计算模型，获取在后建隧道开挖不破坏先建隧道上方围岩自身形成的承载拱的情况下，后建隧道的开挖对先建隧道影响安全系数；S3.通过FLAC3D有限元软件建立精细化三维数值计算模型，对施工方法、施工工序、施工速度、支护参数、支护时间以及结构的安全性进行对比分析，计算得出围岩变形与近接既有铁路与桥台的结构变形；S4.对步骤S1获取的隧道整体安全系数、步骤S2获取的后建隧道的开挖对先建隧道影响安全系数以及步骤S3中所获取的围岩变形与近接既有铁路与桥台的结构变形通过与既有铁路变形控制指标体系中规定的沉降控制指标进行对比，若全部满足则合理。2.根据权利要求1所述的一种砂卵石地层隧道下穿既有铁路变形影响分析方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括以下步骤：S11.在所述模型中建立盾构隧道、矿山法暗挖隧道、铁路桥与铁路股道；S12.施做既有铁路桥、股道以及施加列车荷载，通过所述计算模型进行强度折减计算安全系数；S13.开挖盾构左线隧道，通过所述计算模型进行强度折减计算安全系数；S14.开挖盾构右线隧道，通过所述计算模型进行强度折减计算安全系数；S15.一次开挖出入场线暗挖隧道，通过所述计算模型进行强度折减计算安全系数；S16.对步骤S12至S15中所获取的安全系数进行比较，得到砂卵石地层隧道下穿既有铁路的整体安全系数。3.根据权利要求2所述的一种砂卵石地层隧道下穿既有铁路变形影响分析方法，其特征在于，所述步骤S1中的安全系数w按如下公式计算：式中：c、c′—分别为初始粘聚力和极限粘聚力；—分别为初始内摩擦角和极限内摩擦角修正值。4.根据权利要求1所述的一种砂卵石地层隧道下穿既有铁路变形影响分析方法，其特征在于，所述步骤S2中的安全系数分析还需根据不同围岩压力释放率下隧道开挖对既有铁路股道的影响进行修正；所述开挖过程通过全断面开挖方式进行模拟，用以分析矿山法隧道开挖时不同围岩压力释放率对既有铁路股道的影响；所述围岩压力通过施加洞周径向反力的方式模拟以及通过控制反向力的大小来控制围岩压力释放率。5.根据权利要求1所述的一种砂卵石地层隧道下穿既有铁路变形影响分析方法，其特征在于，所述步骤S2依据隧道断面大小、围岩级别与埋深假定塌落拱高度，并计算盾构隧道结构内力以及盾构隧道管片安全系数。6.根据权利要求5所述的一种砂卵石地层隧道下穿既有铁路变形影响分析方法，其特2CN115952578A权利要求书2/2页征在于，所述隧道埋深的判定根据荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判定，判定公式如下：Hp＝(2～2.5)hqH式中：p——浅埋隧道分界深度(m)；s‑1hq——荷载等效高度(m)，hq＝0.45×2ω；s——围岩级别；ω——宽度影响系数，ω＝1+i(B‑5)；B——隧道最大开挖跨度，应考虑超挖影响(m)；i——B每增减1m时的围岩压力增减率，当B＜5m时取i＝0.2；当B＞5m时取i＝0.1。7.根据权利要求6所述的一种砂卵石地层隧道下穿既有铁路变形影响分析方法，其特征在于，所述隧道潜在坍塌二维数值计算