[发明专利]一种重叠隧道内支撑台车作用下既有隧道位移的计算方法

权利要求书

1.一种重叠隧道内支撑台车作用下既有隧道位移的计算方法，其特征在于，包括：

根据新建隧道和既有隧道的相对位置建立三维坐标系，在既有隧道内部设置支撑台车，在盾构体前端设置切口附加推力q，沿盾构体环向设置盾构侧摩阻力f，盾构体尾部设置附加注浆压力p，建立叠交隧道内支撑台车工作的力学模型；

根据建立的力学模型，分别计算切口附加推力q、盾构侧摩阻力f、附加注浆压力p、土体损失和支撑台车压重这五个因素在既有隧道轴线处某点(x,y,z)产生的沿竖直方向的附加应力，依次为q产生的竖向附加应力σ_z-q、f产生的竖向附加应力σ_z-f、p产生的竖向附加应力σ_z-p1和σ_z-p2、土体损失产生的附加应力σ_z-s、支撑台车压重产生的附加应力σ_h，最后将各个附加应力进行求和，求得既有隧道轴线处总竖向附加应力σ_z；

通过纵向非均匀刚度的隧道竖向变形计算方法，将求得的总竖向附加应力σ_z代入，即可求得纵向非均匀刚度隧道竖向位移计算函数，代入计算范围内的任意一点即可得到对应位置的隧道位移值。

2.根据权利要求1所述的一种重叠隧道内支撑台车作用下既有隧道位移的计算方法，其特征在于，所述步骤(1)具体如下：

在地面上沿着叠交隧道轴线方向建立x轴，垂直于叠交隧道轴线方向建立y轴，竖直向下建立z轴；叠交隧道轴线位于xoz平面，上部为新建隧道，下部为既有隧道，两隧道上下重合，新建隧道轴线埋深为z₀，半径为R_s，既有隧道轴线埋深为h，半径为R；新建隧道前端切削面位于x＝0处，既有隧道内部安装支撑台车，支撑台车前端超出切削面的支撑距离为L₁，盾构体的长度为L₂，支撑台车后端超出盾构体的支撑距离为L₃，支撑台车全长为L；盾构体切削面上设置沿着x轴正向的切口附加推力q，沿盾构体环向设置盾构侧摩阻力f，盾构体尾部设置径向的附加注浆压力p，完成叠交隧道内支撑台车工作的力学模型的构建。

3.根据权利要求1所述的一种重叠隧道内支撑台车作用下既有隧道位移的计算方法，其特征在于，所述步骤(2)中，q产生的竖向附加应力σ_z-q计算过程如下：

式中：R₁和R₂均为中间变量，具体关系为μ为土的泊松比；r和θ分别为计算点距原点距离和所在角度。

4.根据权利要求1所述的一种重叠隧道内支撑台车作用下既有隧道位移的计算方法，其特征在于，所述步骤(2)中，f产生的竖向附加应力σ_z-f计算过程如下：

式中：L₂为盾构机长度；R₃和R₄均为中间变量，具体关系为s为积分变量。

5.根据权利要求1所述的一种重叠隧道内支撑台车作用下既有隧道位移的计算方法，其特征在于，所述步骤(2)中，p产生的竖向附加应力σ_z-p1和σ_z-p2计算过程如下：

式中：m为盾尾注浆影响长度，R₅和R₆均为中间变量，具体关系为