專利名稱：一種盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盾構(gòu)隧道施工領(lǐng)域，尤其是涉及一種盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大中城市對地下軌道交通、市政工程管線的需求量逐年增加。近年來，地下鐵道與大直徑市政管道工程在經(jīng)濟發(fā)達城市大量興建。在沿海軟土地區(qū)，盾構(gòu)工法以其高程度的機械化施工、成熟的施工工藝、適應(yīng)高水平的環(huán)境保護要求，往往成為地下隧道修建的首選工法。盾構(gòu)法隧道工程中，地表沉降數(shù)據(jù)被認為是反映施工對周邊環(huán)境影響及隧道修建質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。在復(fù)雜的地質(zhì)條件下的地鐵隧道工程中，特別是在城市中心城區(qū)高環(huán)境保護要求的施工條件下，盾構(gòu)法隧道面臨著越來越高的施工技術(shù)要求和限制條件，尤·其是地表沉降控制要求。盾構(gòu)施工階段的土體變形與施工過程中盾構(gòu)機的施工參數(shù)緊密有關(guān)，一方面可以通過施工參數(shù)的優(yōu)化達到控制變形的目的，另一方面，從變形數(shù)據(jù)的變化中可以發(fā)掘施工參數(shù)的變化規(guī)律和優(yōu)劣。在盾構(gòu)數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，當(dāng)前的學(xué)術(shù)研究主要集中在理論沉降曲線的解析解與數(shù)值模擬、沉降數(shù)據(jù)與理論沉降曲線的擬合分析等方面。對于實測數(shù)據(jù)內(nèi)涵的規(guī)律，特別是其與施工狀態(tài)的關(guān)系方面研究的不夠充分，其研究往往局限在幾種有限的、經(jīng)典的經(jīng)驗公式或理想化的幾種理論曲線方面，對于實際施工中存在的各種復(fù)雜狀態(tài)對應(yīng)的復(fù)雜變形形態(tài)很少或沒有涉及。因此，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理一般僅能作為參考，必須依靠非常專業(yè)的人員甚至專家進行研判或解釋，才能為工程所用，這大大限制了盾構(gòu)信息化施工的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種改變了監(jiān)測數(shù)據(jù)及施工參數(shù)只能依靠人工進行識別的現(xiàn)狀，實現(xiàn)了曲線模式的自動判別、曲線分析結(jié)果的自動生成，以及各參數(shù)關(guān)聯(lián)度的擬合，從而為施工優(yōu)化提供指導(dǎo)與依據(jù)的盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)采集盾構(gòu)隧道地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫；2)對隧道橫向沉降曲線模式和縱向沉降曲線模式進行分析識別處理，判斷出所屬模式；3)分析得出與所屬模式相關(guān)聯(lián)的施工參數(shù)，為施工優(yōu)化提供指導(dǎo)與依據(jù)。所述的橫向沉降曲線模式包括Peck曲線、偏離的Peck曲線、反對稱曲線、不對稱開挖作用下的曲線、類直線型曲線、W型曲線、局部的W型曲線、其它模式。所述的橫向沉降曲線模式的分析識別處理包括以下步驟301)進行危險值判斷和沉降/隆起判斷，如果判斷為沉降型則進行步驟302) ；302)判斷曲線是否為反對稱型，如果判斷為否則進行步驟303) ；303)進行曲線對稱性判斷，如果判斷為是則進行步驟304)，否則進行步驟306) ；304)進行曲線正態(tài)性判斷，如果判斷為是則進行步驟305)，否者進行步驟306) ；305)進行曲線標(biāo)準(zhǔn)/偏移Peck判斷，如果判斷為是則為Peck曲線，否則為偏移的Peck曲線；306)進行曲線極值數(shù)量判斷，如果判斷為三個則進行步驟307)，如果判斷為一個，則進行步驟308)，如果判斷為其它值則為其它模式；307)判斷曲線是否為W型，判斷為否則進行步驟310) ；308)判斷曲線是否為直線型，判斷為否則進行步驟311) ；309)判斷曲線是否為局部W型，如果判斷為否則為其它模式；310)判斷曲線是否為不對稱開挖型，如果判斷為否則為其它模式。所述的縱向沉降曲線模式包括切口沉降模式、盾尾沉降模式、后續(xù)階段沉降穩(wěn)定模式，所述的切口沉降模式包括隆起型、沉降型、突沉型，所述的盾尾沉降模式包括盾尾突沉、正常沉降、超量注漿，所述的后續(xù)階段沉降穩(wěn)定模式包括沉降穩(wěn)定、沉降異常。所述的縱向沉降曲線模式進行分析識別處理包括以下步驟501)判斷切口前方連續(xù)隆起點數(shù)量是否超過參數(shù)a，且最大隆起值超過參數(shù)b，如果判斷為是則曲線為隆起型，否則曲線為沉降型；判斷切口前方是否均為沉降點，且存在一個極小值點，此極小值點的沉降量大于初始點至切口范圍內(nèi)所有測點的沉降量，如果判斷為是則曲線為突沉型，否則曲線為沉降型；502)判斷線段BC的斜率K與K2、K3的關(guān)系，如果K小于K2，則判斷為“超量注漿”;如果K大于等于K2，且小于等于K3，則判斷為“正常沉降”;如果K大于K3，則判斷為“盾尾突沉”;503)判斷曲線尾部5個點在最近兩次量測出的沉降速率V是否均大于等于0，且小于0. Imm/天，如果判斷為是則曲線為沉降穩(wěn)定，否則判斷為沉降異常。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點I、可以針對不同施工狀態(tài)的沉降模式及其曲線要素與特征，為施工現(xiàn)場提供一種專業(yè)化、智能化的沉降數(shù)據(jù)曲線模式識別方法，這種方法改變了監(jiān)測數(shù)據(jù)及施工參數(shù)只能依靠人工進行識別的現(xiàn)狀，在大量工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提煉出了數(shù)據(jù)曲線的特征，建立了具有一定可擴展性與靈活性的判別流程，實現(xiàn)了曲線模式的自動判別、曲線分析結(jié)果的自動生成，以及各參數(shù)關(guān)聯(lián)度的擬合，從而為施工優(yōu)化提供指導(dǎo)與依據(jù)。2、本方法可在盾構(gòu)隧道地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)、施工參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫后，對隧道橫斷 面沉降曲線模式、縱向沉降曲線模式進行分析識別，判別出其所屬模式，并計算得出與其模式緊密相關(guān)的、具有物理意義的重要參數(shù)，直觀、定量地反映了盾構(gòu)隧道施工在橫向、縱向兩個維度上對地表沉降的影響。3、本方法在已有縱向沉降數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，基于理論縱向沉降公式，擬合出關(guān)鍵參數(shù)，從而得出標(biāo)準(zhǔn)縱向沉降公式，與實測曲線對比分析。4、本方法通過代入隧道縱向線型的基本參數(shù)，可以實現(xiàn)了隧道里程、環(huán)號的換算，并可以根據(jù)隧道里程、環(huán)號之一求出隧道軸線標(biāo)高。


圖I為本發(fā)明方法的流程圖；圖2為隧道橫向沉降曲線模式的分析識別處理流程圖；圖3為隧道縱向沉降曲線模式判別流程圖；圖4為盾尾突沉判斷示意圖；圖5為理論縱向沉降曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例如圖I所示，一種盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法，該方法包括以下步驟 I)采集盾構(gòu)隧道地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫；2)對隧道橫向沉降曲線模式和縱向沉降曲線模式進行分析識別處理，判斷出所屬模式；3)分析得出與所屬模式相關(guān)聯(lián)的施工參數(shù)，為施工優(yōu)化提供指導(dǎo)與依據(jù)。如圖2所示，橫向沉降曲線模式的分析識別處理包括以下步驟步驟301)進行危險值判斷和沉降/隆起判斷，如果判斷為沉降型則進行步驟 302)； 步驟302)判斷曲線是否為反對稱型，如果判斷為否則進行步驟303)；步驟303)進行曲線對稱性判斷，如果判斷為是則進行步驟304)，否則進行步驟 306)；步驟304)進行曲線正態(tài)性判斷，如果判斷為是則進行步驟305)，否者進行步驟 306)；步驟305)進行曲線標(biāo)準(zhǔn)/偏移Peck判斷，如果判斷為是則為Peck曲線，否則為偏移的Peck曲線；步驟306)進行曲線極值數(shù)量判斷，如果判斷為三個則進行步驟307)，如果判斷為一個，則進行步驟308)，如果判斷為其它值則為其它模式；步驟307)判斷曲線是否為W型，判斷為否則進行步驟310)；步驟308)判斷曲線是否為直線型，判斷為否則進行步驟311)；步驟309)判斷曲線是否為局部W型，如果判斷為否則為其它模式；步驟310)判斷曲線是否為不對稱開挖型，如果判斷為否則為其它模式。橫向沉降模式指的是盾構(gòu)法隧道施工引起的橫向監(jiān)測斷面的地表沉降分布的模式。根據(jù)過往工程經(jīng)驗，可以認為存在如下八種橫向沉降模式，每種模式又存在“沉降”與 “隆起”兩種情況。表I八種橫向沉降模式
I模式1標(biāo)準(zhǔn)Peck曲線■■
權(quán)利要求
1.一種盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 1)采集盾構(gòu)隧道地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫； 2)對隧道橫向沉降曲線模式和縱向沉降曲線模式進行分析識別處理，判斷出所屬模式； 3)分析得出與所屬模式相關(guān)聯(lián)的施工參數(shù)，為施工優(yōu)化提供指導(dǎo)與依據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法，其特征在于，所述的橫向沉降曲線模式包括Peck曲線、偏離的Peck曲線、反對稱曲線、不對稱開挖作用下的曲線、類直線型曲線、W型曲線、局部的W型曲線、其它模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法，其特征在于，所述的橫向沉降曲線模式的分析識別處理包括以下步驟 301)進行危險值判斷和沉降/隆起判斷，如果判斷為沉降型則進行步驟302)； 302)判斷曲線是否為反對稱型，如果判斷為否則進行步驟303)； 303)進行曲線對稱性判斷，如果判斷為是則進行步驟304)，否則進行步驟306)； 304)進行曲線正態(tài)性判斷，如果判斷為是則進行步驟305)，否者進行步驟306)； 305)進行曲線標(biāo)準(zhǔn)/偏移Peck判斷，如果判斷為是則為Peck曲線，否則為偏移的Peck曲線； 306)進行曲線極值數(shù)量判斷，如果判斷為三個則進行步驟307)，如果判斷為一個，則進行步驟308)，如果判斷為其它值則為其它模式； 307)判斷曲線是否為W型，判斷為否則進行步驟310)； 308)判斷曲線是否為直線型，判斷為否則進行步驟311)； 309)判斷曲線是否為局部W型，如果判斷為否則為其它模式； 310)判斷曲線是否為不對稱開挖型，如果判斷為否則為其它模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法，其特征在于，所述的縱向沉降曲線模式包括切口沉降模式、盾尾沉降模式、后續(xù)階段沉降穩(wěn)定模式，所述的切口沉降模式包括隆起型、沉降型、突沉型，所述的盾尾沉降模式包括盾尾突沉、正常沉降、超量注漿，所述的后續(xù)階段沉降穩(wěn)定模式包括沉降穩(wěn)定、沉降異常。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的一種盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法，其特征在于，所述的縱向沉降曲線模式進行分析識別處理包括以下步驟 501)判斷切口前方連續(xù)隆起點數(shù)量是否超過參數(shù)a，且最大隆起值超過參數(shù)b，如果判斷為是則曲線為隆起型，否則曲線為沉降型；判斷切口前方是否均為沉降點，且存在一個極小值點，此極小值點的沉降量大于初始點至切口范圍內(nèi)所有測點的沉降量，如果判斷為是則曲線為突沉型，否則曲線為沉降型； 502)判斷線段BC的斜率K與K2、K3的關(guān)系，如果K小于K2，則判斷為“超量注漿”;如果K大于等于K2，且小于等于K3，則判斷為“正常沉降”；如果K大于K3，則判斷為“盾尾突沉”； 503)判斷曲線尾部5個點在最近兩次量測出的沉降速率V是否均大于等于0，且小于.0.Imm/天，如果判斷為是則曲線為沉降穩(wěn)定，否則判斷為沉降異常。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)隧道施工沉降模式的識別處理方法，該方法包括以下步驟1)采集盾構(gòu)隧道地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫；2)對隧道橫向沉降曲線模式和縱向沉降曲線模式進行分析識別處理，判斷出所屬模式；3)分析得出與所屬模式相關(guān)聯(lián)的施工參數(shù)，為施工優(yōu)化提供指導(dǎo)與依據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有改變了監(jiān)測數(shù)據(jù)及施工參數(shù)只能依靠人工進行識別的現(xiàn)狀，實現(xiàn)了曲線模式的自動判別、曲線分析結(jié)果的自動生成，以及各參數(shù)關(guān)聯(lián)度的擬合，從而為施工優(yōu)化提供指導(dǎo)與依據(jù)等優(yōu)點。
文檔編號E21D9/00GK102704937SQ20111007585
公開日2012年10月3日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者孫璕, 廖少明, 徐意智, 徐進, 肖敏, 范垚垚 申請人:同濟大學(xué)