[发明专利]一种浅覆水下盾构隧道最小覆土层厚度确定方法及其系统

权利要求书

1.一种浅覆水下盾构隧道最小覆土层厚度确定方法，其特征在于，包括：

步骤S1：根据极限平衡的思想，由∑Y＝0建立隧道上覆土处于极限平衡状态时的平衡方程，隧道上覆土处于极限平衡状态时的平衡方程：

其中，σ、τ分别为破裂面上的法向应力与切向应力，θ为上覆土体发生剪切破坏时的破坏面与水平面的夹角，P₀为管片浮力对土柱底部的作用力，W为上覆土破裂体重力，AC为沿X轴方向夹角为θ的剪切破坏面，且y_A＝0，y_C＝h，y_A和y_C为A和C在Y轴方向的长度；

步骤S2：根据所述平衡方程，综合考虑隧道管片外径和内径、管片重度、管片环间螺栓连接的螺栓预紧力、管片环间摩擦系数、同步注浆浆液重度、地层饱和重度、地层摩擦角和静止侧压力系数得到最小覆土厚度的计算公式，最小覆土厚度的计算公式：

其中，k为侧压力系数，c、分别为土体粘聚力和内摩擦角，R为盾构隧道管片外径，γ_g为浆液重度，γ为上覆土浮重度，μ为邻接管片间的摩擦系数；

步骤S3：根据所述最小覆土厚度的计算公式，分别计算在最大注浆压力条件下和忽略注浆压力条件下的最小覆土层厚度值，得到最小覆土层厚度取值范围的大小边界值，结合包括地层围岩种类、两岸接线难度和安全系数储备因素，最终确定最小覆土层厚度。

2.一种浅覆水下盾构隧道最小覆土层厚度确定系统，其特征在于，包括：

数据录入模块：用于输入计算最小覆土厚度所需的隧道管片外径和内径、管片重度、管片环间螺栓连接的螺栓预紧力、管片环间摩擦系数、同步注浆浆液重度、地层饱和重度、地层摩擦角和静止侧压力系数；

数据处理模块：用于根据极限平衡的思想，由∑Y＝0建立的隧道上覆土处于极限平衡状态时的平衡方程和最小覆土厚度的计算公式计算在最大注浆压力条件下和忽略注浆压力条件下的最小覆土层厚度值，输出最小覆土层厚度取值范围的大小边界值，供用户结合包括地层围岩种类、两岸接线难度和安全系数储备因素，最终确定最小覆土层厚度，覆土处于极限平衡状态时的平衡方程：

其中，σ、τ分别为破裂面上的法向应力与切向应力，θ为上覆土体发生剪切破坏时的破坏面与水平面的夹角，P₀为管片浮力对土柱底部的作用力，W为上覆土破裂体重力，AC为沿X轴方向夹角为θ的剪切破坏面，且y_A＝0，y_C＝h，y_A和y_C为A和C在Y轴方向的长度；

最小覆土厚度的计算公式：

其中，k为侧压力系数，c、分别为土体粘聚力和内摩擦角，R为盾构隧道管片外径，γ_g为浆液重度，γ为上覆土浮重度，μ为邻接管片间的摩擦系数。