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申请/专利权人：中铁十五局集团有限公司;中铁十五局集团第四工程有限公司;北京工业大学;盾构及掘进技术国家重点实验室

摘要：本发明公开了一种空间曲线盾构注浆压力引起的土体竖向变形预测方法，包括以下步骤：S1：建立空间直角坐标系，并根据盾构机的掘进姿态构建空间曲线盾构隧道计算模型；盾构机掘进至xOz面，说明盾构机从正常掘进段进入异常掘进段；S2：取盾尾截面为第一环管片控制截面，根据旋转面在空间中的方程，获得控制截面外壁的空间参数方程；S3：根据注浆压力作用方向对盾构注浆压力f3进行分解，得到盾构注浆压力f3各分力作用在盾壳后土体上导致的竖向土体损失WGP。本发明的优点为：实现了对空间曲线盾构注浆压力引起的土体竖向变形的预测，为实际隧道施工提供了参考。

主权项：1.一种空间曲线盾构注浆压力引起的土体竖向变形预测方法，其特征在于所述预测方法包括以下步骤：S1：建立空间直角坐标系，并根据盾构机的掘进姿态构建空间曲线盾构隧道计算模型；其中，所述空间直角坐标系中的坐标原点O、x轴和y轴均位于地表，而z轴竖直向下；假定所述盾构机位于地下h深度，始发于y轴负半轴部分，以曲率半径Q向右转弯掘进；所述盾构机掘进至xOz面，说明所述盾构机从正常掘进段进入异常掘进段；S2：取盾尾截面为第一环管片控制截面，根据旋转面在空间中的方程，获得控制截面外壁的空间参数方程；其中，控制截面外壁的空间参数方程为： 式中，为盾构机的盾壳上任一点与盾构机中心轴线的垂直连线同x轴之间的夹角；R为盾构开挖半径；α为所述盾构机的偏航角；β为所述盾构机的俯仰角；θs为所述盾构机在异常掘进段掘进过程中的转动角度；盾构机所占长度转化为角度θL为：L为所述盾构机长度，Qyaw为所述盾构机在异常掘进段掘进过程中的曲率半径；可知控制截面的圆心C3坐标为：C3＝Q·cosθs-α-θL,Q·sinθs-α-θL,h+Q·θs-α-θL·tanβ；设圆环上任意一点为则向量其中： 向量即为点的注浆压力作用方向；S3：根据注浆压力作用方向对盾构注浆压力f3进行分解，得到盾构注浆压力f3各分力作用在盾壳后土体上导致的竖向土体损失WGP；其中，盾构注浆压力f3的分解为： 式中，f3x、f3y和f3z表示f3在x、y和z方向上的分力；盾构注浆压力f3各分力作用在盾壳后土体上导致的竖向土体损失为： 式中，b为管片宽度；φ为盾构机在隧道中所属的角度区间；ωx为x轴方向上的超挖层厚度，ωy为y轴方向上的超挖层厚度，ωz为z轴方向上的超挖层厚度；其中：

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