(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211161138.0 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 福建工程学院 地址 350118 福建省福州市闽侯县上街 镇 学府南路68号 (72)发明人 罗才松　张庭　付朝江　陈华艳　 周亦涛　张丙强　詹金武　常方强　 王碧珍　林友峰　张泽群　 (74)专利代理 机构 福州元创专利商标代理有限 公司 35100 专利代理师 陈明鑫　蔡学俊 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) E21D 9/06(2006.01)G01H 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量 预测方法 (57)摘要 本发明涉及一种盾构机施工扰动引起上覆 地层压缩量预测方法。 该方法的工作原理是盾构 机施工时， 对周围地层产生扰动， 导致土颗粒相 互错动， 产生内部应力和位移， 压迫内部孔隙水， 导致水压增大， 土颗粒产生的内部应力等于水压 增长值， 基于此， 利用动三轴试验得到水压增长 峰值和扰动弹性模量， 进一步计算得到盾构机施 工扰动引起上覆地层变形量。 本发 明具有结构简 单、 流程性强和结果可靠的优点。 权利要求书2页 说明书3页 CN 115455546 A 2022.12.09 CN 115455546 A 1.一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量预测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： (1)确定盾构机单次推进工作时长T； (2)确定地下 水位埋深Hw； (3)确定盾构机刀盘上覆土体厚度Hs； (4)确定地下 水位以上土体的重度γ0和地下水位以下土体的重度γsat； (5)确定盾构机施工过程中地表和盾构机刀盘处地层的振动信号指标； (6)确定刀盘处土体的水压增长峰值U1； (7)确定地 面以下深度为z处的水压增长峰值Uz； (8)确定土体的扰动弹性模量E； (9)确定出盾构机施工扰动引起上覆地层变形量S。 2.根据权利要求1所述的一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量预测方法， 其特征 在于， 步骤(1)中， 确定盾构 机单次推进工作时长的方式为： 根据盾构 机施工方案， 确定工作 时长T。 3.根据权利要求1所述的一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量预测方法， 其特征 在于， 步骤(2)中， 确定地下 水位埋深Hw的方式为： 根据地质勘察报告， 确定地下 水位埋深Hw。 4.根据权利要求1所述的一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量预测方法， 其特征 在于， 步骤(3)中， 确定盾 构机刀盘上覆土体厚度 Hs的方式为： 根据盾 构机施工方案， 确定刀 盘上覆土体厚度Hs。 5.根据权利要求1所述的一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量预测方法， 其特征 在于， 步骤(4)中， 确定地下水位以上土体的重度γ0和地下水位以下土体的重度γsat的方 式为： 利用地质钻机， 在地下水位以上和以下分别取典型土样， 运回实验室后利用环刀法分 别测试其密度， 然后分别乘以重力加速度， 得到 两者相应的重度。 6.根据权利要求1所述的一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量预测方法， 其特征 在于， 步骤(5)中， 确定盾构 机施工过程中地表和盾构 机刀盘处地层的振动信号指标的方式 为： 在盾构机刀盘的正上方地面位置和刀盘处土体位置布设振动传感器及信号采集仪， 采 集盾构机施工过程中在地面产生的振动信号和刀盘处土体产生的振动信号， 进一步采用振 动信号处理软件， 求得两者的振动主频和振幅； 其中， 地面处的振动主 频与刀盘处土体的振 动主频相等， 均表示 为f， 地面处的振幅表示 为A1， 刀盘处土体的振幅表示 为A2。 7.根据权利要求1所述的一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量预测方法， 其特征 在于， 步骤(6)中， 确定刀盘处土体的水压增长峰值U1的方式如下： 利用钻探取得的典型原状土样， 运回实验室进行动三轴试验， 施加的振动频率为f， 振 幅为A2， 围压为σ3， 其中， σ3＝K0σ2 σ2＝γ0Hw+(γsat‑10)(Hs‑Hw) 式中， K0取0.6； 测试出试验过程中， 水压力增长的峰值， 表示 为U1。 8.根据权利要求1所述的一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量预测方法， 其特征 在于， 步骤(7)中， 地 面以下深度为z处的水压增长峰值Uz的计算公式如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455546 A 2其中， z为自变量， 表示深度。 9.根据权利要求7所述的一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量预测方法， 其特征 在于， 步骤(8)中， 确定 土体的扰动弹性模量E的方式如下： 利用现场取回的原状土样， 进行第二次动三轴试验， 施加的振动频率 为f， 振幅为A， A＝0.5(A1+A2) 围压为σ， σ ＝0.5σ2 测试最大轴向变形Δl， 然后计算出扰动弹性模量E， 其中， l为原状试验土样的高度， 由试验时测量得到 。 10.根据权利要求1所述的一种盾构机施工扰动引起上覆地层压缩量预测方法， 其特征 在于， 步骤(9)中， 盾构机施工扰动引起上覆地层变形量S的计算公式如下： 其中， α 为经验修 正系数， 取1.25； β 为 等效压力系数， 取0.75 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455546 A 3