[发明专利]一种双孔隧道地层变形预测方法

权利要求书

1.一种双孔隧道地层变形预测方法，其特征在于，包括下述步骤：

对开挖隧道进行微分处理，得到多个微开挖单元，并基于随机介质理论，根据所述微开挖单元的埋深计算所述微开挖单元引起的地表沉降值；

基于有限元方法确定开挖隧道的间隙参数，并结合所述间隙参数，对开挖隧道中所有微开挖单元引起的地表沉降值进行积分处理，得到开挖隧道引起的地表沉降值；

将所有开挖隧道引起的地表沉降值进行求和，得到开挖双孔隧道引起的地表沉降值。

2.根据权利要求1所述的双孔隧道地层变形预测方法，其特征在于，根据所述微开挖单元的埋深计算所述微开挖单元引起的地表沉降值，包括下述步骤：

建立第一三维直角坐标系，第一三维直角坐标系的坐标原点、X轴以及Y轴均位于地表上，第一三维直角坐标系的Z轴竖直向下，且第一三维直角坐标系的坐标原点位于所述微开挖单元的正上方；

对所述微开挖单元上方的岩体进行微分处理，得到多个微分岩体；

计算微分岩体的沉降值；

将所述微开挖单元上方所有微分岩体的沉降值进行积分处理，得到所述微开挖单元引起的地表沉降值；

其中，根据下述公式计算微分岩体的沉降值：

Ue(x，y)为在第一三维直角坐标系下X轴坐标、Y轴坐标、Z轴坐标分别为x、y、z的微分岩体的沉降值，dε、dζ、dη分别为所述微开挖单元的长宽高；

r(z)为主要影响半径，r(z)＝(ζ-z)/tanβ，β为地层主要影响角，ζ为所述微开挖单元的埋深。

3.根据权利要求2所述的双孔隧道地层变形预测方法，其特征在于，所述间隙参数为g，且所述间隙参数根据下述公式计算得到：

g＝Gp+U*3D+k；

其中，Gp为物理间隙，Gp＝2Δ+W，Δ为盾尾壁厚，W为拼装衬砌空间，U*3D为隧道的开挖面推进引起的等效三维径向位移，k为施工质量参数，k＝α*Gp，α的取值范围为0～0.8。

4.根据权利要求3所述的双孔隧道地层变形预测方法，其特征在于，对开挖隧道中所有微开挖单元引起的地表沉降值进行积分处理，得到开挖隧道引起的地表沉降值，包括下述步骤：

建立第二三维直角坐标系，第二三维直角坐标系的坐标原点、X轴以及Y轴均位于地表上，且X轴与双孔隧道垂直，Y轴与双孔隧道平行，第二三维直角坐标系的Z轴竖直向下且距离双孔隧道的距离相等；

以开挖隧道的断面中心作为极点，以第二三维直角坐标系中的X轴方向平行的断面半径作为极轴建立极坐标系；

通过下述公式计算开挖隧道引起的地表沉降值：

其中，θ为所述微开挖单元在极坐标系下的极角，r为所述微开挖单元在极坐标系下的极径，dθ为微开挖单元对应的极角微分量；

R为开挖隧道的断面半径，g’为开挖隧道的断面半径收敛值，x’为开挖隧道的断面中心在第二三维直角坐标系中的X轴坐标，z’为开挖隧道的断面中心在第二三维直角坐标系中的Z轴坐标，g’＝g。

5.根据权利要求4所述的双孔隧道地层变形预测方法，其特征在于，还包括下述步骤：

采集地表沉降位移数据，并利用Powell法编写用于位移最优反演计算的Matlab程序，进行位移反演分析得到地层主要影响角的正切值和所述间隙参数。