[发明专利]一种通过地表沉降预测地下管线力学行为的方法

说明书

技术领域

本发明属于隧道工程、地铁工程等地下工程施工防护领域，涉及一种通过地表沉 降预测地下管线力学行为的方法。

背景技术

目前，城市交通拥挤问题成为制约我国城市化进程的重要瓶颈，城市地铁以其运 速快、运量大、受天气影响小等优势成为解决城市交通拥挤问题的重要途径。在城市地下隧 道工程的建设过程中将不可避免的遇到既有管线近接隧道问题。由于隧道施工过程中地层 损失会引起周围土层变形，既有管道随着周围土层的变形产生附加应力，引起附加变形，变 形过大时将会发生管道破坏，电力、煤气、城市用水等受到较大影响，特别是在我国东南沿 海的软土地区，该类灾害更为严重，经常发生上述工程问题或事故，由此导致一系列较大的 生命、生产、财产损失。因此，为了保证盾构隧道施工安全，必须查明隧道场地周围底线管线 的分布情况，施工过程中对于具有重要影响的重要管道进行实时的安全监测及采取必要的 防护措施。然而，由于地下管线埋于土层中，对其进行监测工作首先需要对管线进行开挖以 便安装监测设备。显然对管线进行开挖施工会相应的增加工作量，同时可能破坏地表既有 的构筑物或对管线造成不可预期的破坏。

发明内容

为了避免在城市地下隧道开挖施工中对周围地下管线进行开挖布设监控设备，本 发明提供了一种通过地表沉降预测地下管线力学行为的方法。利用本发明，施工单位仅需 要在地表沿目标管线走向布设沉降观测点，在地下隧道工程开挖过程中实时观测地表的沉 降量，继而通过地表沉降量预测其下管线的力学行为变化，实现对地下管线的实时监控。本 方法仅适用于刚性地下管线与隧道相交(垂直相交或斜交)时的工况。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种通过地表沉降预测地下管线力学行为的方法，包括如下步骤：

一、确定目标地下管线的走向，沿管线走向在其正上方布置沉降观测点，并在隧道 施工中进行沉降数据的采集；

二、根据当前所记录的地表沉降数据，以隧道中心点地表处为原点，按照以下公式 得到当前地表沉降曲线：

s(x)=smaxexp(-x22a2),]]>

式中，s(x)为距离隧道中心x处的地表沉降值，s_max为隧道中心点处沉降监测数值， a为拟合参数；

三、计算得到地下管线当前的挠度、剪力和弯矩分布并校核管线是否处于安全状 态：