[发明专利]一种盾构隧道服役性能健康评价方法

权利要求书

1.一种盾构隧道服役性能健康评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)基于荷载结构法，采用相似模型试验的手段，开展盾构隧道结构受力变形破坏试验，获得隧道椭圆度比值X、螺栓轴力比值Y与荷载比值P_r；建立隧道椭圆度比值X与荷载比值P_r的函数关系，记为第一关系曲线；建立螺栓轴力比值Y与荷载比值P_r的函数关系，记为第二关系曲线；

隧道椭圆度比值X：

式中，C为实测的隧道椭圆度，C_max为根据试验还至原型确定的隧道极限椭圆度；

螺栓轴力比值Y：

式中，N_i为实测的环向螺栓轴力，N_imax为根据试验还至原型确定的环向螺栓极限轴力，m为单环管片结构环向螺栓个数；

荷载比值P_r：

式中，P为实测荷载，P_max为根据试验返还至原型确定的荷载极限值；

2)定义隧道服役性能健康度H的计算公式，建立椭圆度比值X、螺栓轴力比值Y及荷载比值P_r三者之间的函数关系，并基于试验数据求解出隧道服役性能健康度表达式中的未知量，进而绘制出隧道服役性能健康度H与椭圆度比值X及螺栓轴力比值Y关系函数的等值线热量图，记为第三关系曲线；

所述隧道服役性能健康度H的计算公式为：

式中，α为隧道椭圆度比值X的修正系数，β为螺栓轴力比值Y的修正系数；

3)基于所述的第一、第二和第三关系曲线，建立隧道服役性能健康度H与荷载比值P_r函数关系，记为第四关系曲线，分析得到不同阶段关键点对应的隧道服役性能健康度的取值范围，并划分隧道服役性能等级。

2.如权利要求1所述的盾构隧道服役性能健康评价方法，其特征在于，所述的隧道服役性能健康度表达式的未知量包含隧道椭圆度比值修正系数和螺栓轴力比值修正系数，具体求解方法为：

基于试验数据绘制隧道椭圆度比值、螺栓轴力比值和荷载比值的三维散点图形，借助最小二乘法进行非线性拟合，从而得到隧道椭圆度比值修正系数和螺栓轴力比值修正系数；

所述的三维散点图形的拟合函数公式为：

式中，α为隧道椭圆度比值X的修正系数，β为螺栓轴力比值Y的修正系数，P_r为荷载比值。

3.如权利要求2所述的盾构隧道服役性能健康评价方法，其特征在于，所述的隧道服役性能健康度取值范围的确定方法具体为：

将关键点所确定的隧道椭圆度比值及螺栓轴力比值代入所述的第三关系曲线获得不同阶段下隧道服役性能健康度的取值范围。

4.如权利要求3所述的盾构隧道服役性能健康评价方法，其特征在于，所述关键点包括管片首次开裂点、拱顶内侧裂缝密集点、螺栓或钢筋屈服点、承载极限点和隧道结构坍塌点。