一种实现不同沉降分布保证率的地铁隧道沉降槽生成方法

摘要

本发明属于土木工程技术领域，用于地铁暗挖或盾构隧道引起的地表沉降槽曲线的生成和预测。主要包括沉降槽曲线生成；沉降槽包络线生成和沉降预测参数计算三部分，具体为获取各个监测点距隧道中线的距离，以及监测点的沉降值；计算回归沉降槽曲线；给定监测点的包络比例，以回归沉降槽曲线为基础，进行调整得到最大包络线和最小包络线；给定隧道直径和埋深，计算3条曲线的最大沉降槽系数、最小沉降槽系数、回归沉降槽系数、最大面积损失率、最小面积损失率、回归面积损失率。本发明以实际的监测数据为基础，考虑沉降的概率分布，形成暗挖或盾构隧道引起地表沉降的分布规律和分布范围，形成分布范围的预测参数，具有实用性强，使用方便，应用前景广阔。

主权项

一种实现不同沉降分布保证率的地铁隧道沉降槽生成方法，其特征在于包括以下步骤：(1)设定监测点，并获取各个监测点距隧道中线的距离x，以及监测点的沉降值y；(2)设定暗挖隧道的隧道埋深H，隧道直径D以及实测沉降数据的包络比例；(3)对实测数据(x,y)进行回归分析，回归公式为得到常数项并得到曲线公式$y=S_{\max }\exp (-\frac{x^2}{{2i}^2}),$其中最大沉降值$S_{\max }=\exp \left(\bar{a}\right),$沉降槽宽度$i=1/{\left(\bar{b}\right)}^{0.5};$(4)计算初始最大包络曲线和初始最小包络曲线$y_2={\alpha }_{\min }{S}_{\max }\exp (-\frac{x^2}{{2i}^2}),$其中${\alpha }_{\max }=\frac{y_{\max }}{S_{\max }},{\alpha }_{\min }=\frac{y_{\min }}{S_{\max }},$y_max和y_min分别为隧道中心线上方，即x＝0处的监测点沉降值的最大实测值和最小实测值；(5)计算最大包络曲线和最小包络曲线其中最小包络线沉降槽宽度β_min、最大包络线沉降槽宽度β_max的计算方法如下：β_min、β_max的初值均为1，对监测点进行遍历，将每一个监测点距隧道中线的距离测量值分别带入初始最大包络曲线和初始最小包络曲线，分别得到两个沉降值y'、y″，如果监测点测得的沉降值在y′、y″之间，则该监测点记录为包络点，且β_min、β_max值不变；否则，如果监测点测得的沉降值不在y'、y″之间，则更新β_min、β_max，即将最大包络线沉降槽宽度β_max增加0.01，同时最小包络线沉降槽宽度β_min减小0.01；监测点遍历结束后，计算所有包络点占监测点数量的比例，如果大于或者等于给定的包络比例，则停止迭代，得到β_min、β_max，否则重新迭代；(6)计算曲线的回归沉降槽系数k和回归面积损失率V，计算公式为：和i＝kH，其中D为步骤(2)设定的隧道直径，H为步骤(2)设定的隧道埋深；计算最大包络曲线的最大沉降槽系数k₁和最大面积损失率V₁，计算公式为：β_maxi＝k₁H；计算最小包络曲线的最小沉降槽系数k₂、最小面积损失率V₂，计算公式为：β_mini＝k₂H；(7)通过回归沉降槽系数k、回归面积损失率V、最大沉降槽系数k₁、最小沉降槽系数k₂、最大面积损失率V₁、最小面积损失率V₂即可对地铁暗挖隧道产生的地表沉降做出初步的预测和评价。