[发明专利]砂卵石地层盾构施工参数控制对地表沉降影响的分析方法

说明书

本发明属于建筑技术领域，公开了一种砂卵石地层盾构施工参数控制对地表沉降影响的分析方法，合理设置掘进参数可以有效控制地层损失，进而减小地面沉降。砂卵石地层盾构施工参数控制对地表沉降影响的分析方法包括：通过灰色关联理论基于对控制参数的实测数据进行分析，对富水砂卵石地层盾构施工过程中的地表沉降进行影响因素敏感性分析，确定影响地表沉降的主要盾构施工参数，采用的灰色关联分析模型客观、准确的反映了富水砂卵石地层盾构施工参数控制与地面沉降之间的关系。本发明揭示影响地表沉降的主要盾构施工参数，为地铁工程盾构施工参数控制和地表沉降控制提供重要依据和参考。

技术领域

本发明属于建筑技术领域，尤其涉及一种砂卵石地层盾构施工参数控制对地表沉降影响的分析方法。

背景技术

目前，砂卵石地层的渗透性通常较高，结构比较松散，且粘聚力极低，其整体稳定性一般较差，盾构掘进过程中势必会改变开挖面附近地层的应力状态，引起地层损失，严重时将导致较大的地面沉陷和建筑物破坏，给盾构施工造成极大的难度。因此，需要根据地质条件结合周边环境，严格控制盾构施工参数，以保证地表沉降在安全范围之内。

国内外学者针对此问题开展了大量研究。现有技术1根据正态分布概率密度函数提出了横断面地表沉降数学表达式；现有技术2推导出砂土工作面稳定性的上下限解；现有技术3通过离心试验分析了均质砂土中开挖面埋深与破坏形式之间的关系；现有技术4运用位移反析法获取了等代层参数，并分析了地表变形对等代层参数的敏感性；现有技术5建立了土压平衡盾构掘进数理模型，推导出总推力、土仓压力、螺旋机转速和掘进速度间的数学表达式；现有技术6基于敏感性分析原理分析了盾构施工引起地表沉降对各因素的敏感性；现有技术7采用FLAC3D分析了成都地铁盾构隧道施工对周边环境的影响；现有技术8以北京地铁为例分析了盾构施工中各因素对地表沉降的影响；现有技术9通过PFC^2D、Plaxis3D有先有模拟，提出了砂卵石地层开挖面土仓压力的建议值和顿尾注浆压力参数的取值范围；现有技术10分析了大直径土压平衡盾构工程隧道埋深、砂性土层、同步注浆量、土仓压力等对地表沉降变形的影响；现有技术11通过建立盾构掘进过程中土体的离散元力学模型，研究了砂卵石地层盾构掘进面的失稳机理及沉降发展规律；现有技术12建立了砂卵石地层中土压平衡盾构施工关键参数力学模型；现有技术13提出了富水砂卵石地层大直径泥水盾构的掘进参数；现有技术14分析了砂卵石地层中盾构掘进对地层的扰动机理和之后沉降的原因，并建立了二维离散元分析模型，提出了减小滞后沉降的控制措施；现有技术15通过试验与模拟提出了富水砂卵石地层盾构施工的控制参数和控制方法；现有技术16分析了兰州砂卵石地层泥水盾构掘进控制参数与地表沉降的关系。依据现有研究成果可知，控制盾构施工参数可以有效的控制地表沉降，而每个参数对沉降的影响程度各不相同，目前缺少针对富水砂卵石地层盾构施工参数对地表沉降敏感性的研究以及参数控制范围。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术没有针对富水砂卵石地层盾构施工参数对地表沉降敏感性的研究以及参数控制范围。

解决以上问题及缺陷的难度为：

砂卵石扰动机理以及地层扰动形式确定和最优分析方法的选取。

地表沉降数据的准确获取以及地表沉降影响因素的确定，地表影响因素子序列以及母序列的建立。

极差变化方法对数据的处理过程和差异序列矩阵的获取。

关联系列矩阵中各个因子的计算方法的确定。

地表沉降影响因素的关联度向量的确定和各影响因素对地表沉降敏感程度的确定以及对应公式的导出。

主要影响因素、次要影响因素、优势因素的确定以及富水砂卵石地层盾构施工参数控制与地面沉降之间关系的确定。

解决以上问题及缺陷的意义为：

确定穿越建筑物群和穿越地表水时地面沉降对盾构掘进控制参数的敏感性。