[发明专利]基于非均匀收敛模式的类矩形隧道地表变形预测方法

摘要

本发明提供一种基于非均匀收敛模式的类矩形隧道地表变形预测方法，涉及隧道施工技术领域。本发明步骤如下：步骤1：将实际的隧道断面类比为类矩形隧道断面，在考虑隧道底部土体隆起的条件下假定隧道断面产生非均匀收敛；步骤2：建立基于非均匀收敛模式的类矩形隧道地表变形的随机介质预测模型；步骤3：依据隧道某断面的地表变形监测值，反分析步骤2公式中的三个未知计算参量；步骤4：将现场实际参数代入基于非均匀收敛模式的类矩形隧道地表变形的随机介质预测模型得到地表沉降值；本方法考虑到在实际工程中的多种因素影响，对地表变形的预测精度较高。

主权项

1.一种基于非均匀收敛模式的类矩形隧道地表变形预测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：将实际的隧道断面类比为类矩形隧道断面，在考虑隧道底部土体隆起的条件下假定隧道断面产生非均匀收敛，收敛位移大于0mm；步骤2：建立基于非均匀收敛模式的类矩形隧道地表变形的随机介质预测模型，依据随机介质理论，非均匀收敛模式下的类矩形隧道开挖引起的地表沉降值W(X)为：式中，二重积分的上下限分别为：a＝H‑A；b＝H+A；e＝H‑A+△A；f＝H+A‑△B；式中：X为隧道断面待求沉降点的横坐标值，β为地层主要影响角；π为圆周率；ξ为随机某单元x轴坐标值；η为随机某单元z轴坐标值；H为隧道中心点埋深；A为隧道断面半圆半径；B为隧道断面中心点至半圆圆心的水平距离；ΔA为隧道顶部收敛位移；ΔB为隧道底部隆起位移；步骤3：依据隧道某断面的地表变形监测值，反分析步骤2公式中的三个未知计算参量：地层主要影响角β、隧道顶部收敛位移ΔA以及隧道底部隆起位移ΔB；采用方向加速度法取目标函数中最小值的一组参数v＝{ΔA,ΔB,tanβ}为结果；定义目标函数为:式中n为地表沉降测点数，W_i⁰为第i测点地表沉降实测值，W_i为第i测点地表沉降计算值；v为待反演的未知参数；步骤4：依据步骤3得到地层影响角β、隧道顶部收敛位移ΔA、隧道底部隆起位移ΔB,同时根据采用数值分析的方法，将现场实际参数代入基于非均匀收敛模式的类矩形隧道地表变形的随机介质预测模型得到地表沉降值W(X)；所述现场实际参数包括隧道中心点埋深H、隧道断面半圆半径A、隧道断面中心点至半圆圆心的水平距离B。