[发明专利]基于管幕支护体系的掌子面边坡稳定分析方法

说明书

本发明公开了基于管幕支护体系的掌子面边坡稳定分析方法，包括水平设置的上层管幕和下层管幕；所述上层管幕和所述下层管幕之间的间距为H，所述上层管幕和所述下层管幕之间的土体的破裂面与所述下层管幕之间的夹角为α；所述破裂面分离的土体为隔离体；所述隔离体包括矩形区；所述上层管幕的载荷为q₁；所述矩形区的宽度为B，载荷为q₂；分析步骤如下：步骤1、求解所述矩形区的载荷q₂；步骤2、在所述上层管幕的载荷为q₁条件下，求解所述矩形区的宽度为B。本发明能够获得高精度的掌子面的边坡坡比，提高施工效率，保证掌子面稳定发明的管幕支护体系保护下掌子面边坡稳定。

技术领域

本发明涉及地下管幕支护体系的计算机辅助设计技术领域，特别涉及基于管幕支护体系的掌子面边坡稳定分析方法。

背景技术

管幕支护体系的保护下进行地下工程施工，是一种常见的非开挖施工技术。在上排管幕的保护下，进行下层管幕顶进或掌子面开挖，为提高下排管幕顶进及后续主体结构的施工效率，提前凿除支护结构，保留少量支护桩用作上排管幕的支撑。

在现有技术中，仅有一般土体滑动面的计算方法，尚无类似管幕支护体系的掌子面边坡稳定分析方法。

因此，如何精确的获得掌子面的边坡坡比成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于管幕支护体系的掌子面边坡稳定分析方法，实现的目的是能够获得高精度的掌子面的边坡坡比，提高施工效率，保证掌子面稳定发明的管幕支护体系保护下掌子面边坡稳定。

为实现上述目的，本发明公开了基于管幕支护体系的掌子面边坡稳定分析方法，包括水平设置的上层管幕和下层管幕。

其中，所述上层管幕和所述下层管幕之间的间距为H，所述上层管幕和所述下层管幕之间的土体的破裂面与所述下层管幕之间的夹角为α；所述破裂面分离的土体为隔离体；所述隔离体包括矩形区；

所述上层管幕的载荷为q₁；所述矩形区的宽度为B，载荷为q₂；分析步骤如下：

步骤1、求解所述矩形区的载荷q₂；

步骤1.1、设定初始q₂的值,所述初始q₂＝γ₀×h₀+g；其中，γ₀为管幕上方土体容重，h₀为管幕覆土，g为钢管自重；然后，校验当q₁＝q₂、B＝0时，q₂是否符合要求；

步骤1.2、当不满足时，减小q₂后重复执行步骤1.1直至即获得所述上层管幕和所述下层管幕之间的土体不存在滑动面的q₂，在此情况下需采取措施对q₂减载；

步骤2、在所述上层管幕的载荷q₁条件下，求解所述矩形区的宽度为B；

步骤2.1、根据给定q₁的初始值，即q₁＝γ₀×h₀+g；其中，γ₀为管幕上方土体容重，h₀为管幕覆土，g为钢管自重，根据减载后的q₂，校验B是否符合要求；

步骤2.2、当不满足时，增大B，重复执行步骤2.1直至即获得所述上层管幕和所述下层管幕之间的土体不存在滑动面的B。

优选的，的具体计算方法如下：