[发明专利]一种盾构隧道始发端头加固方案优化方法

说明书

本发明提供一种盾构隧道始发端头加固方案优化方法，具体步骤为：获取盾构隧道工程数据以及测温孔温度变化曲线，根据盾构隧道工程数据分别构建有热对流数值模型以及水热耦合数值模型，上述的两个模型进行数值模拟以后可以分别得到第一温度变化曲线和第二温度变化曲线，将测温孔温度变化曲线与第一温度变化曲线以及第二温度变化曲线进行对比分析，可以获得渗流对温度场发展规律的影响情况，最终根据渗流对温度场发展规律的影响情况对现有的盾构隧道的冻结方案进行优化，保证盾构隧道可以安全使用。

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，特别涉及一种盾构隧道始发端头加固方案优化方法。

背景技术

随着地下空间的迅速发展，大直径盾构隧道工程日益增多，特别是跨海越江隧道的建设，而大直径盾构进出洞随着盾构隧道端面增大，风险也逐渐增大，因此对于盾构隧道的始发端头的土体加固成为至关重要的一环，现有的盾构加固方案大多是在施工的过程中根据现场数据进行随时优化，例如公开号为CN108533277B的一种非加固条件下大直径泥水盾构长距离穿越棚户区沉降控制施工工法中，包括三个步骤：盾构穿越前准备措施；盾构穿越棚户区施工控制措施；盾构穿越后沉降控制措施，其在盾构穿越前准备措施中的盾构掘进阶段中，根据盾构机掘进参数和地表沉降的相关关系进行优化调整；公开号为CN104653189A的一种全包式水平冻结法端头土体加固盾构进洞施工方法中，包括环境分析和方案优化两个步骤，方案优化同样是在施工过程中进行的优化，上述两个专利仅是在施工过程中进行优化，并未在建设完成以后对盾构方案是否合理进行检查，也就无法对盾构工程进行优化以保证盾构隧道的安全使用。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种盾构隧道始发端头加固方案优化方法，根据现有盾构隧道的数据进行分析建模，通过设定的模型对当前盾构隧道的冻结方案进行优化。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种盾构隧道始发端头加固方案优化方法，包括以下步骤：

步骤S1、获取盾构隧道工程数据以及测温孔温度变化曲线；

步骤S2、根据盾构隧道工程数据构建有热对流数值模型，根据有热对流模型获得第一温度变化曲线；

步骤S3、根据盾构隧道工程数据构建水热耦合数值模型，根据水热耦合数值模型获得第二温度变化曲线；

步骤S4、对比测温孔温度变化曲线、第一温度变化曲线以及第二温度变化曲线，获得渗流对温度场发展规律的影响情况；

步骤S5、根据渗流对温度场发展规律的影响情况对冻结方案进行优化。

优选的，所述步骤S1中的盾构隧道工程数据包括冻结管排布方式、不同排冻结管间距，同排冻结管孔间距、冻结管距地连墙距离、冻结管直径与长度、测温管直径与长度以及测温孔深度。

优选的，所述步骤S2的具体步骤为：

步骤S21、设定约束条件；

步骤S22、根据盾构隧道工程数据建立几何模型并进行网格划分；

步骤S23、选取材料参数、确定荷载以及边界条件参数；

步骤S24、获取与测温孔温度变化曲线所选取的实际测温孔对应在有热对流数值模型中的模拟测温孔的第一温度变化曲线。

优选的，所述步骤S21的约束条件包括冷量直接作用于冻结管外壁；土体温度低于-1℃时发生相变反应；土体视为均值且各向同性；各处土体初始温度相同以及土体内水分无迁移。

优选的，所述步骤S3的具体步骤为：

步骤S31、设定约束条件；

步骤S32、根据盾构隧道工程数据建立几何模型并进行网格划分；