[发明专利]盾构隧道施工地表沉降仿真检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机械检测技术领域的系统，具体是一种盾构隧道施工地表沉降仿真检测系统。

背景技术

在盾构施工过程中，地表沉降是施工安全中最重要的参考指标，尤其是当隧道上方地表存在建筑物时，较大范围的地表沉降不仅能使地表建筑物扰动偏斜，而且很可能导致隧道施工过程中的塌陷和冒顶，对地表沉降进行实时监测是隧道施工过程中非常重要的一项技术。针对地表沉降，有多种控制系统在施工中应用。

对地表沉降控制的施工工法以及地表沉降的硬件检测系统较多，但很少涉及虚拟仿真。经过对现有技术的检索发现，中国发明专利号ZL200620019599.4，名称为：差动式光纤Bragg光栅沉降仪，该技术通过光电测量器件，可实现对地表沉降的远距离检测。分别将悬臂梁和沉降墩放置于待测地表位置，通过沉降墩地表将沉降的位移量转变为悬臂梁的变形，使分别粘贴在悬臂梁上、下表面的光纤Bragg光栅的Bragg波长发生移位，再用普通光纤光栅分析仪获取两根光纤Bragg光栅的Bragg波长移位量，将测量结构进行差动运算，从而得到待测地表沉降量。中国申请专利：控制基坑施工过程中周围地表沉降的施工方法和浅埋下穿高速公路不均匀地层超大断面隧道的初期支护构造，侧重于从施工工法以及结构构造方面控制施工过程中的地表沉降。但由于开发原理的差别，使得上述系统或者构成偏于复杂、多种组成设备成本很高；或者系统的运用，仅能面向施工过程，在应用过程中被动控制地表沉降量，虽然能很好的控制地表沉降，但属于一种典型的被动防范方法，缺乏对施工过程中地表沉降的提前预处理能力。一旦施工过程中出现较大地表沉降，即便能实时处理，依然会给施工过程带来较大的困难和风险，因此地表沉降的提前预处理在盾构隧道施工过程中具有较大的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种盾构隧道施工地表沉降仿真检测系统，通过虚拟仿真，实现了对施工过程中地表沉降的预先检测，具有主动防范地表沉降过大的功能，且脱离对硬件设备的依赖，固而省去了其高昂的购买和维护成本。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：隧道施工力学建模模块、地质勘测数据输入模块、隧道施工参数管理模块、地表沉降虚拟检测模块、存储模块和数据处理模块，其中：隧道施工力学建模模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储模块相连传输施工力学模型信息，地质勘测数据输入模块与隧道施工参数管理模块相连传输勘测的地质数据信息，隧道施工参数管理模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储模块相连传输施工参数信息，地表沉降虚拟检测模块与存储模块相连传输地表沉降虚拟检测数据信息，存储模块与数据处理模块相连对存储的信息进行处理传输经处理的信息。

所述的施工力学模型信息是指：轴心线模型信息、土体力学模型信息、隧道力学模型信息和交互力学模型信息。

所述的施工参数信息是指：泥土压力信息、外水压力信息、泥水压力信息、掘进速度数据信息和千斤顶推力信息。

所述的地表沉降虚拟检测数据信息是指：地表沉降虚拟检测信息、土体力学信息、隧道力学信息和隧道土体交互力学信息。

所述的隧道施工力学建模模块包括：轴心线模型子模块、土体力学模型子模块、隧道力学模型子模块和交互力学模型子模块，其中：轴心线模型子模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储模块相连传输轴线坐标信息，土体力学模型子模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储模块相连传输土体力学信息，隧道力学模型子模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储模块相连传输隧道力学信息，交互力学模型子模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储模块相连传输隧道土体交互力学信息。

所述的隧道施工参数管理模块包括：土压数据子模块、水压数据子模块、泥水压力数据子模块、掘进数据子模块和千斤顶压力数据子模块，其中：土压数据子模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储模块相连传输泥土压力信息，水压数据子模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储相连传输外水压力信息，泥水压力数据子模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储模块相连传输泥水压力信息，掘进数据子模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储模块相连传输掘进速度数据信息，千斤顶压力数据子模块分别与地表沉降虚拟检测模块和存储模块相连传输千斤顶推力信息。