1.基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:首先对砂土或黏土的土体类型进行确定,再对土体的物理力学参数进行确定,当土体的物理力学参数在预设范围内时,则进行步骤S2;
S2:获得隧道和基坑的几何参数,包括基坑开挖深度He、隧道顶部到地表的距离Hc、基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D,以及隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移距离F,当基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D均在预设范围内时,则进行步骤S3;
S3:计算地层卸荷率 ,α为基坑开挖深度He与隧道顶部到地表的距离Hc的比值;
计算隧道偏移率 ,β为隧道轴线相对基坑中心线在水平方向上的偏移距离F与基坑
0.5倍宽度的比值;计算土体模量影响系数 , 为土体模量;S4:在砂土地层中,按照第一计算公式计算基坑下部既有隧道最大竖向变形;在黏土地层中,按照第二计算公式计算基坑下部既有隧道最大竖向变形;完成地层开挖引起下部隧道竖向变形的计算工作;
在所述步骤S4中,在砂土地层中,当 且 时,第一计算公式如下:,其中, 为隧道最大竖向变形; 为砂土地层中隧道偏移引起的竖向变形减少率; 为土体模量影响系数;在所述步骤S4中,在黏土地层中,当 且 时,第二计算公式如下: ,其中, 为隧道最大竖向变形; 为黏土地层中隧道偏移引起的竖向变形减少率;
为土体模量影响系数。
2.根据权利要求1所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法,其特征在于:在所述步骤S1中,土体的类型通过勘察报告或进行土工试验来确定。
3.根据权利要求2所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法,其特征在于:在所述步骤S1中,当土体类型为砂土时,其物理力学参数预设范围如下:土体模量为10~30MPa;
有效粘聚力为0~3kPa;
泊松比为0.20~0.30;
有效内摩擦角为20~35°;
当土体类型为黏土时,其物理力学参数预设范围如下:土体模量为5~20MPa;
有效粘聚力为0~15kPa;
泊松比为0.25~0.35;
有效内摩擦角为15~30°。
4.根据权利要求3所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法,其特征在于:在所述步骤S1中,土体物理力学参数通过勘察报告或土工试验测试得到,其中土体模量 根据三轴固结排水试验得到。
5.根据权利要求1所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法,其特征在于:在所述步骤S2中,隧道和基坑的几何参数通过查询设计资料或实际测量确定。
6.根据权利要求3所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法,其特征在于:在所述步骤S2中,基坑宽度B、基坑长度L、隧道直径D的预设范围分别如下:基坑宽度B为18~60m;
基坑长度L为18~30m;
隧道直径D为3~15m;
其中,基坑宽度B为基坑平面沿隧道断面方向的边长,基坑长度L为基坑平面沿隧道轴线方向的边长。
7.根据权利要求6所述的基于卸荷率的地层开挖引起下部隧道竖向变形计算方法,其特征在于:在所述步骤S3中,地层卸荷率α用于考虑基坑开挖深度相对隧道埋深对隧道变形的影响,隧道偏移率β用于考虑隧道相对基坑中心线偏移对隧道变形的影响,土体模量影响系数 用于考虑土体模量对隧道变形的影响。