[发明专利]一种大直径泥水盾构穿越地铁隧道附加围压的计算方法

权利要求书

1.一种大直径泥水盾构穿越地铁隧道附加围压的计算方法，其特征在于，包括：

建立大直径泥水盾构穿越地铁隧道的计算模型；

根据所述计算模型，计算泥水仓附加推力q引起的第一竖向和水平向附加应力；

根据所述计算模型，计算盾壳摩擦力f引起的第二竖向和水平向附加应力；

根据所述计算模型，计算盾尾注浆附加压力p引起的第三竖向和水平向附加应力；

根据所述计算模型，计算土体损失ε引起的第四竖向和水平向附加应力；

根据第一、第二、第三和第四竖向和水平向附加应力，计算大直径泥水盾构各附加应力引起的总竖向和水平向附加应力；

根据所述总竖向和水平向附加应力，计算考虑隧道存在影响的附加围压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立大直径泥水盾构穿越地铁隧道的计算模型，包括：

以既有隧道轴线和盾构机轴线交叉点正上方地面为坐标原点建立坐标系，盾构机轴线位于yoz平面且与y轴平行，沿着y轴负方向掘进；既有隧道轴线位于xoz平面且与位于x轴平行，得到大直径泥水盾构穿越地铁隧道的计算模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算泥水仓附加推力q引起的第一竖向和水平向附加应力，包括：

计算泥水仓附加推力；

根据所述盾构泥水仓附加推力，计算附加推力q引起的第一竖向和水平向附加应力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算泥水仓附加推力q引起的第一竖向和水平向附加应力，包括：

(1)计算泥水仓附加推力；

泥水仓任意一点处附加推力由泥水压力与侧向水土压力之差求得，考虑泥水仓泥浆容重与外部水土压力沿泥水仓分布作用，泥水平衡盾构泥水仓某点对土体附加推力q为：

q＝Δq-(K_slγ_sl-K₀γ-γ_w)rsinθ (1)

式中：Δq为保持开挖面稳定设置的预压(kPa)；K₀为土体静止侧压力系数；K_sl为泥浆侧压力系数；γ_sl、γ、γ_w分别为泥浆重度、土体重度和水的重度(kN/m³)；θ为该点与水平轴夹角(rad)，逆时针为正；r为该点到盾构开挖面中心点的距离(m)；

(2)根据所述盾构泥水仓附加推力，计算盾构泥水仓附加推力q引起的第一竖向和水平向附加应力；

附加推力q分布于盾构开挖面，作用于开挖面土体；对开挖面任意微元dA＝drdθ，其所受集中力为dP_h＝qrdrdθ；该作用力作用点的坐标为(x₁,y₁,z₁)＝(rcosθ,L_s,z₀-rsinθ)，将所述泥水仓附加推力q的计算公式带入，积分即可得到泥水仓附加推力q在既有隧道某一点(x,y,z)处引起的竖向附加应力σ_z-q和水平向附加应力σ_y-q；

泥水仓附加推力q引起的既有隧道某一点(x,y,z)处的第一竖向附加应力为：

泥水仓附加推力q引起的既有隧道某一点(x,y,z)处的第一水平向附加应力为：

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