[发明专利]小净距重载铁路交叉隧道隧底位移的计算方法

权利要求书

1.一种小净距重载铁路交叉隧道隧底位移的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

(ⅰ)计算重载列车运行作用于隧道道床垂直集中力F_t(S1)；

(ⅱ)计算列车荷载作用下隧底位移u₁(S2)；

(ⅲ)确定受列车荷载影响新建下穿隧道周边应力状态(S3)；

(ⅳ)计算下穿隧道开挖引起的既有隧道隧底位移u₂(S4)；

(ⅴ)计算考虑列车荷载影响及下穿隧道开挖作用下既有隧道隧底位移u_d(S5)；

所述列车荷载作用下隧底位移通过计算垂直集中力F_t作用下隧底应力状态和垂直集中力F_t作用下隧底位移u₁获得；

所述垂直集中力作用下隧底应力状态为：

2.根据权利要求1所述的一种小净距重载铁路交叉隧道隧底位移的计算方法，其特征在于：所述垂直集中力F_t的计算公式为：

F_t＝γ₁·a·b

式中：γ₁为换算土柱重度；a为换算土柱高度；b为换算土柱宽度。

3.根据权利要求1所述的一种小净距重载铁路交叉隧道隧底位移的计算方法，其特征在于：所述垂直集中力作用下隧底位移u₁的计算公式为：

式中：E_t为既有隧道结构弹性模量；d₁为集中力作用下没有位移点与集中力垂向距离；r₁取既有隧道道床表层与隧底垂向距离l₁。

4.根据权利要求1所述的一种小净距重载铁路交叉隧道隧底位移的计算方法，其特征在于：所述确定受列车荷载影响新建下穿隧道周边应力状态包括竖向应力和横向应力，具体通过以下步骤获得：

(a)计算列车荷载对下穿隧道围岩竖向附加应力

式中：r₁取道床表层与夹层中心垂向距离l₂；

(b)计算新建下穿隧道埋深

H＝h₁+h₂+h₃+R₀

式中：h₁为既有隧道埋深；h₂为既有隧道高度；h₃为交叉隧道围岩夹层高度；R₀为新建隧道半径；

(c)计算下穿隧道围岩原岩应力状态

P₀＝γ₂·H

式中：γ₂为围岩重度；

(d)计算新建下穿隧道周边竖向应力

(e)计算新建下穿隧道周边横向应力

式中：λ为岩石静止侧压力系数。

5.根据权利要求1所述的一种小净距重载铁路交叉隧道隧底位移的计算方法，其特征在于：所述既有隧道隧底位移通过以下步骤获得：

(a)计算下穿隧道开挖作用下既有隧道隧底应力状态

(b)计算下穿隧道开挖作用下作用下既有隧道隧底位移u₂

式中：E_s为岩石弹性模量；υ为岩石泊松比；d₂为隧道开挖作用下没有位移点与隧道中心距离；r₂取下穿隧道中心与既有隧道隧底垂向距离l₃。

6.根据权利要求1所述的一种小净距重载铁路交叉隧道隧底位移的计算方法，其特征在于：所述既有隧道隧底位移的计算公式为：u_d＝u₁+u₂；

计算值u_d即为考虑重载列车荷载影响下穿隧道开挖引起的既有隧道隧底总位移值。