开云优惠体育网页版入口

专利名称：一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410710935.2

专利申请（专利权）人：中铁七局集团西安铁路工程有限公司
权利人地址：陕西省西安市新城区金花北路205号

专利发明（设计）人：侯鹏,张耀洪,刘尧,王晓飞,侯永东,余峰岗,问智利,张亚鹏

专利摘要：本发明公开了一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，包括监测机组、管片上浮监测系统、实时更新模块、预警处理模块和显示面板，本发明涉及盾构隧道管片监测技术领域。该盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，通过设置有管片上浮监测系统，将参数接收后并进行分类，并依据所需数据分析完成监测模型的建立，并依据对于数据调节后的模型所产生的上浮情况进行记录并反馈显示，以此优化上浮监测的数据模型，有效的监测管片受工况因素变化而产生的静压力上浮或动压力上。岣呒嗖獾木，并及时的知晓施工过程中的问题影响，以此提高监测的效率。

主权利要求：
1.一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，其特征在于：包括：监测机组，包含有多种测量监测仪器，用于设置在盾构隧道内进行测量榫卯型管片的位置及各参数数据，并传输至管片上浮监测系统进行处理；
管片上浮监测系统，将参数接收后并进行分类，并依据所需数据分析完成监测模型的建立，并依据对于数据调节后的模型所产生的上浮情况进行记录并反馈显示，且包括：数据采集与转化模块，将管片形状数据、管片的参数数据以及隧道内的单元类型、单元常数、材料参数进行采集接收，并归类后存储至监测数据库中；
数据模型建立模块，设立模拟模型，同时通过数值模拟及理论计算的方法，对管片上浮进行多工况分析，建立数学计算模型，对管片上浮情况进行计算进行验证；
数据结果反馈模块，依据计算的结果和管片上浮的情况，生成对管片修复或操作调整预防的指令，并向显示面板和预警处理模块进行反。
实时更新模块，根据监测得到的数据实现参数的更新，并完成模型的更新；
预警处理模块，在管片产生上浮且浮动的位移距离超出预警范围后，告知人员结合实际现场工况以及参数进行专项施工；
显示面板，将数据采集、监测、更新以及预警产生的数据以数据、图表的形式展现，并且通过人员控制完成命令的输出；
所述数据模型建立模块对于模拟模型的建立分析操作为：
B1、依据采集到管片参数和隧道参数的数据完成对模拟模型的简化建设，且满足以下模型简化条件：将土层简化为6层，土体参数取隧道深度范围内的平均值，并将隧道坡度以及管片的连接处设定为平坡，并将管片作为一环的整体，管片环间螺栓接头效应忽略不计，且地下水渗流简化为浮力，管片对上覆土的挤压力作用在管片与土体的接触面上；
B2、然后基于模型选择需要分析的区域，进行网格细化处理操作，依次对浆液性质、土体性质、管片脱离盾尾距离对管片上浮变形的影响作出分析；
B3、位于模拟模型上设定多个监测节点，通过改变不同的工况情况，从模型的监测节点所得到的数据变化进行结果分析操作；
所述数学计算模型的建立步骤为：
D1、依据管片上浮位于竖向的受力计算数据，并根据在不同工况数据的调节下，得到关于静压力上浮数据和动压力的上浮数据；
D2、建立关于管片上浮变化的数学计算模型，并将计算的数据形成训练集引入至数学计算模型进行训练优化；
D3、在优化后将数学计算模型应用在对于实际监测区域的管片安装，以及在实际参数产生变化后，引入上浮的阈值范围数据，在超过阈值范围时及时进行预警反馈。
2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，其特征在于：所述监测机组的测量方式为：A1、首先根据施工导线规划出隧道中线，并根据所处平面进行中线标高，然后用全站仪测出隧道实际内净空参数并与隧道设计断面作比较后得到施工后的管片形状；
A2、采用水平仪、水准仪、铝尺、反射片，在水平尺中点处贴一张反射片并测出管片的三维坐标，然后根据管片半径和水平尺的长度计算出发射片到圆心的距离即为圆心的实测三维坐标，再根据实测坐标与设计坐标作比较判断管片在各个方向发生的位移情况；
A3、继续采用传感器和高清相机完成对隧道内的单元类型、单元常数、材料参数的采集。
3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，其特征在于：所述B2中针对于分析区域进行网格细化的操作步骤为：b21、对于分析区域进行网格划分的操作，并寻找需要细化网格的部分，对局部结构进行细化；
b22、并利用显式积分求解器计算自动增加时间增量步长，以此追踪应力波在区域弹性体中的传播，从而对网格进行质量放大，细化网格部分的具体结构，而应力波通过最小网格单元所用时间即时间增量步长计算公式为：；
且 ；
最后得到： ；
其中， 代表时间增量步长； 代表应力波在单元格中的传播速度； 代表最小网格单元长度； 代表材料的弹性模量； 代表材料密度； 代表泊松比。
4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，其特征在于：所述B3中对于工况情况的设定为：b31、设定有I、II、III三组基础工况，且三组基础工况的浆液杨氏模量、土层弹性模量和管片脱离盾尾距离数据相同；
b32、通过调节工况情况来分析模型的变化情况，且包含以下3种：选取I组基础工况作为参照，而通过将浆液杨氏模量作为变量，且不断的增大浆液杨氏模量数值后，得到管片的上浮情况数据并作出分析；
选取II组基础工况作为参照，而通过将土层弹性模量作为变量，且不断的减小土层弹性模量数值后，得到管片的上浮情况数据并作出分析；
选取III组基础工况作为参照，而通过将管片脱离盾尾距离作为变量，且不断的减小管片脱离盾尾距离数值后，得到管片的上浮情况数据并作出分析。
5.根据权利要求4所述的一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，其特征在于：所述b32中针对于参数改变后，对于管片进行受力分析的步骤为：C1、首先根据模拟模型中对应的截面图像数据进行分析，将变化后的图像数据覆盖至变化前的图像进行比对，将变化后图像中关于管片的特征数据标记，将其他背景特征透明化处理；
C2、观测变化后图像中管片的特征与变化前图像中管片的特征是否重合，若重合，则继续测算管片是否受到静压力，若未重合，则管片受到动压力影响；
C3、而通过对管片受力进行分解后，其位于竖直方向受力包括浮力 地基回弹力 、管片重力 、浆液重力 、粘滞阻力 和上覆土压力 ，且管片上浮位于竖向的受力计算公式为： 。
6.根据权利要求5所述的一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，其特征在于：所述步骤C2至C3中管片处于平衡状态时，注浆浆液产生的静压力的上浮计算公式为：；
其中 为注浆浆液产生的静压力； 为管片外径；为管片宽度； 为浆液容重。
7.根据权利要求5所述的一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，其特征在于：所述步骤C2至C3中管片处于动态状态时，浆液在扩散中产生的动压力的上浮计算公式为：；
其中， 为注浆浆液产生的动压力；为动态上浮力的作用宽度；为施工采用的注浆压力；为注浆浆液为分布区域边界与竖向的夹角。
8.根据权利要求1所述的一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，其特征在于：所述数据结果反馈模块将监测的数据产生的结果生成调整预防的指令，提前对于所处的工况情况数据得知后，进行管片安装以及影响因素的规范操作。 说明书 : 一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统技术领域[0001] 本发明涉及盾构隧道管片监测技术领域，具体为一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统。背景技术[0002] 参考专利名称为：一种盾构隧道管片上浮监测设备、监测系统及监测方法（专利公开号：CN114370857A，专利公开日：2022?04?19），包括用于设置在稳固基准位置的基准水箱、用于设置在待监测管片上的上浮监测装置和连接软管，基准液位箱和多个上浮监测装置通过连接软管串联连通，液位传感器设置在各上浮监测装置中用于检测监测液体的液位，无线传感节点连接液位传感器，多个无线传输节点通信连接数据采集节点，多个数据采集节点通过通信设备通信连接监控终端，提供了一套完整、高效、便捷、自动化的监测装置及监测方法，不需要通视条件且能够对多环管片进行高精度、实时、连续监测并自动传输记录和预警，对了解盾构隧道施工与运营中的管片上浮规律和监测预警起到积极作用。[0003] 基于上述文件的表述，现有的盾构隧道榫卯型管片在受到工况因素变化而产生上浮情况，而目前的上浮如果单纯通过图像进行观测其未能够识别具体为静压力上浮或动压力上。灾劣诩嗖獾墓讨形茨芗笆钡姆⑾稚细∥侍，亦或是不断累积后造成后续施工精度产生偏差的问题，为此，本发明提供了一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统。发明内容[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，解决了现有的盾构隧道榫卯型管片在受到工况因素变化而产生上浮情况，而目前的上浮如果单纯通过图像进行观测其未能够识别具体为静压力上浮或动压力上。灾劣诩嗖獾墓讨形茨芗笆钡姆⑾稚细∥侍，亦或是不断累积后造成后续施工精度产生偏差的问题。[0005] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，包括：[0006] 监测机组，包含有多种测量监测仪器，用于设置在盾构隧道内进行测量榫卯型管片的位置及各参数数据，并传输至管片上浮监测系统进行处理；[0007] 管片上浮监测系统，将参数接收后并进行分类，并依据所需数据分析完成监测模型的建立，并依据对于数据调节后的模型所产生的上浮情况进行记录并反馈显示，且包括：[0008] 数据采集与转化模块，将管片形状数据、管片的参数数据以及隧道内的单元类型、单元常数、材料参数进行采集接收，并归类后存储至监测数据库中；[0009] 数据模型建立模块，设立模拟模型，同时通过数值模拟及理论计算的方法，对管片上浮进行多工况分析，建立数学计算模型，对管片上浮情况进行计算进行验证；[0010] 数据结果反馈模块，依据计算的结果和管片上浮的情况，生成对管片修复或操作调整预防的指令，并向显示面板和预警处理模块进行反。籟0011] 实时更新模块，根据监测处的数据替换或基于对管片修复或操作调整预防的指令进行处理后，实现参数的更新，并完成模型的更新；[0012] 预警处理模块，在管片产生上浮且浮动的位移距离超出预警范围后，告知人员结合实际现场工况以及参数进行专项施工；[0013] 显示面板，将数据采集、监测、更新以及预警产生的数据以数据、图表的形式展现，并且通过人员控制完成命令的输出。[0014] 优选的，所述监测机组的测量方式为：[0015] A1、首先根据施工导线规划出隧道中线，并根据所处平面进行中线标高，然后用全站仪测出隧道实际内净空参数并与隧道设计断面作比较后得到施工后的管片形状；[0016] A2、采用水平仪、水准仪、铝尺、反射片，在水平尺中点处贴一张反射片并测出管片的三维坐标，然后根据管片半径和水平尺的长度计算出发射片到圆心的距离即为圆心的实测三维坐标，再根据实测坐标与设计坐标作比较判断管片在各个方向发生的位移情况；[0017] A3、继续采用传感器和高清相机完成对隧道内的单元类型、单元常数、材料参数的采集。[0018] 优选的，所述数据模型建立模块对于模拟模型的建立分析操作为：[0019] B1、依据采集到管片参数和隧道参数的数据完成对模拟模型的简化建设，且满足以下模型简化条件：[0020] 将土层简化为6层，土体参数取隧道深度范围内的平均值，并将隧道坡度以及管片的连接处设定为平坡，并将管片作为一环的整体，管片环间螺栓接头效应忽略不计，且地下水渗流简化为浮力，管片对上覆土的挤压力作用在管片与土体的接触面上；[0021] B2、然后基于模型选择需要分析的区域，进行网格细化处理操作，依次对浆液性质、土体性质、管片脱离盾尾距离对管片上浮变形的影响作出分析；[0022] B3、位于模拟模型上设定多个监测节点，通过改变不同的工况情况，从模型的监测节点所得到的数据变化进行结果分析操作。[0023] 优选的，所述B2中针对于分析区域进行网格细化的操作步骤为：[0024] b21、对于分析区域进行网格划分的操作，并寻找需要细化网格的部分，对局部结构进行细化；[0025] b22、并利用显式积分求解器计算自动增加时间增量步长，以此追踪应力波在区域弹性体中的传播，从而对网格进行质量放大，细化网格部分的具体结构，而应力波通过最小网格单元所用时间即时间增量步长计算公式为：[0026] ；[0027] 且 ；[0028] 最后得到： ；[0029] 其中， 代表时间增量步长； 代表应力波在单元格中的传播速度； 代表最小网格单元长度； 代表材料的弹性模量； 代表材料密度； 代表泊松比。[0030] 优选的，所述B3中对于工况情况的设定为：[0031] b31、设定有I、II、III三组基础工况，且三组基础工况的浆液杨氏模量、土层弹性模量和管片脱离盾尾距离数据相同；[0032] b32、通过调节工况情况来分析模型的变化情况，且包含以下3种：[0033] 选取I组基础工况作为参照，而通过将浆液杨氏模量作为变量，且不断的增大浆液杨氏模量数值后，得到管片的上浮情况数据并作出分析；[0034] 选取II组基础工况作为参照，而通过将土层弹性模量作为变量，且不断的减小土层弹性模量数值后，得到管片的上浮情况数据并作出分析；[0035] 选取III组基础工况作为参照，而通过将管片脱离盾尾距离作为变量，且不断的减小管片脱离盾尾距离数值后，得到管片的上浮情况数据并作出分析。[0036] 优选的，所述b32中针对于参数改变后，对于管片进行受力分析的步骤为：[0037] C1、首先根据模拟模型中对应的截面图像数据进行分析，将变化后的图像数据覆盖至变化前的图像进行比对，将变化后图像中关于管片的特征数据标记，将其他背景特征透明化处理；[0038] C2、观测变化后图像中管片的特征与变化前图像中管片的特征是否重合，若重合，则继续测算管片是否受到静压力，若未重合，则管片受到动压力影响；[0039] C3、而通过对管片受力进行分解后，其位于竖直方向受力包括浮力 地基回弹力、管片重力 、浆液重力 、粘滞阻力 和上覆土压力 ，且管片上浮位于竖向的受力计算公式为： 。[0040] 优选的，所述步骤C2至C3中管片处于平衡状态时，注浆浆液产生的静压力的上浮计算公式为：[0041] ；[0042] 其中 为注浆浆液产生的静压力； 为管片外径；为管片宽度； 为浆液容重。[0043] 优选的，所述步骤C2至C3中管片处于动态状态时，浆液在扩散中产生的动压力的上浮计算公式为：[0044] ；[0045] 其中， 为注浆浆液产生的动压力；为动态上浮力的作用宽度；为施工采用的注浆压力；为注浆浆液为分布区域边界与竖向的夹角。[0046] 优选的，所述数学计算模型的建立步骤为：[0047] D1、依据管片上浮位于竖向的受力计算数据，并根据在不同工况数据的调节下，得到关于静压力上浮数据和动压力的上浮数据；[0048] D2、建立关于管片上浮变化的数学计算模型，并将计算的数据形成训练集引入至数学计算模型进行训练优化；[0049] D3、在优化后将数学计算模型应用在对于实际监测区域的管片安装，以及在实际参数产生变化后，引入上浮的阈值范围数据，在超过阈值范围时及时进行预警反馈。[0050] 优选的，所述数据结果反馈模块将监测的数据产生的结果生成调整预防的指令，提前对于所处的工况情况数据得知后，进行管片安装以及影响因素的规范操作。[0051] 本发明提供了一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统。与现有技术相比具备以下有益效果：[0052] （1）、该盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，通过设置有管片上浮监测系统，将参数接收后并进行分类，并依据所需数据分析完成监测模型的建立，并依据对于数据调节后的模型所产生的上浮情况进行记录并反馈显示，以此优化上浮监测的数据模型，有效的监测管片受工况因素变化而产生的静压力上浮或动压力上。岣呒嗖獾木，并及时的知晓施工过程中的问题影响，以此提高监测的效率。[0053] （2）、该盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，通过数据模型建立模块建立简化的模拟模型，以此在基于模型的基础上对于工况情况的数值进行改变实验，从模型的监测节点得到管片上浮的数据变化，分析出工况情况变化对于上浮情况的大。佣玫蕉嘀质萁泻笮难盗凡僮，从而实现对盾构隧道榫卯型管片施工过程中更好的监测操作，并提前根据采集的数据解决可能产生的问题。[0054] （3）、该盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，通过数据模型建立模块分析处理得到的关于静压力上浮数据和动压力的上浮数据引入至数学计算模型进行训练优化，从而在应用于实际操作时，及时的预测和反馈出数据变化产生的结果，支持人员进行提早的问题排查，同时使得监测的效果更为明显，结果亦更为准确。附图说明[0055] 图1为本发明管片上浮监测系统的原理框图；[0056] 图2为本发明监测机组的测量流程图；[0057] 图3为本发明数据模型建立模块对于模拟模型的建立的流程图；[0058] 图4为本发明管片竖向受力的模型示意图；[0059] 图5为本发明管片与注浆层位置关系的示意图。具体实施方式[0060] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0061] 请参阅图1?图5，本发明提供一种技术方案：[0062] 一种盾构隧道榫卯型管片上浮监测系统，包括：[0063] 监测机组，包含有多种测量监测仪器，用于设置在盾构隧道内进行测量榫卯型管片的位置及各参数数据，并传输至管片上浮监测系统进行处理；[0064] 管片上浮监测系统，将参数接收后并进行分类，并依据所需数据分析完成监测模型的建立，并依据对于数据调节后的模型所产生的上浮情况进行记录并反馈显示，且包括：[0065] 数据采集与转化模块，将管片形状数据、管片的参数数据以及隧道内的单元类型、单元常数、材料参数进行采集接收，并归类后存储至监测数据库中；[0066] 数据模型建立模块，设立模拟模型，同时通过数值模拟及理论计算的方法，对管片上浮进行多工况分析，建立数学计算模型，对管片上浮情况进行计算进行验证；[0067] 数据结果反馈模块，依据计算的结果和管片上浮的情况，生成对管片修复或操作调整预防的指令，并向显示面板和预警处理模块进行反。籟0068] 实时更新模块，根据监测处的数据替换或基于对管片修复或操作调整预防的指令进行处理后，实现参数的更新，并完成模型的更新；[0069] 预警处理模块，在管片产生上浮且浮动的位移距离超出预警范围后，告知人员结合实际现场工况以及参数进行专项施工；[0070] 显示面板，将数据采集、监测、更新以及预警产生的数据以数据、图表的形式展现，并且通过人员控制完成命令的输出。[0071] 通过设置有管片上浮监测系统，将参数接收后并进行分类，并依据所需数据分析完成监测模型的建立，并依据对于数据调节后的模型所产生的上浮情况进行记录并反馈显示，以此优化上浮监测的数据模型，有效的监测管片受工况因素变化而产生的静压力上浮或动压力上。岣呒嗖獾木，并及时的知晓施工过程中的问题影响，以此提高监测的效率。[0072] 本发明实施例中，监测机组的测量方式为：[0073] A1、首先根据施工导线规划出隧道中线，并根据所处平面进行中线标高，然后用全站仪测出隧道实际内净空参数并与隧道设计断面作比较后得到施工后的管片形状；[0074] A2、采用水平仪、水准仪、铝尺、反射片，在水平尺中点处贴一张反射片并测出管片的三维坐标，然后根据管片半径和水平尺的长度计算出发射片到圆心的距离即为圆心的实测三维坐标，再根据实测坐标与设计坐标作比较判断管片在各个方向发生的位移情况；[0075] A3、继续采用传感器和高清相机完成对隧道内的单元类型、单元常数、材料参数的采集。[0076] 其中，测量时将铝尺在管片底部水平放置，使用水平仪纠偏，并在铝尺中心处贴上反射片，在拼装好的管片脱出盾尾45h后使用水准仪测量反射片高程，同时监测盾构机盾尾的垂直偏差，将两者数据进行比较可以得到管片上浮量。[0077] 本发明实施例中，数据模型建立模块对于模拟模型的建立分析操作为：[0078] B1、依据采集到管片参数和隧道参数的数据完成对模拟模型的简化建设，且满足以下模型简化条件：[0079] 将土层简化为6层，土体参数取隧道深度范围内的平均值，并将隧道坡度以及管片的连接处设定为平坡，并将管片作为一环的整体，管片环间螺栓接头效应忽略不计，且地下水渗流简化为浮力，管片对上覆土的挤压力作用在管片与土体的接触面上；[0080] B2、然后基于模型选择需要分析的区域，进行网格细化处理操作，依次对浆液性质、土体性质、管片脱离盾尾距离对管片上浮变形的影响作出分析；[0081] B3、位于模拟模型上设定多个监测节点，通过改变不同的工况情况，从模型的监测节点所得到的数据变化进行结果分析操作。[0082] 本发明实施例中，B2中针对于分析区域进行网格细化的操作步骤为：[0083] b21、对于分析区域进行网格划分的操作，并寻找需要细化网格的部分，对局部结构进行细化；[0084] b22、并利用显式积分求解器计算自动增加时间增量步长，以此追踪应力波在区域弹性体中的传播，从而对网格进行质量放大，细化网格部分的具体结构，而应力波通过最小网格单元所用时间即时间增量步长计算公式为：[0085] ；[0086] 且 ；[0087] 最后得到： ；[0088] 其中， 代表时间增量步长； 代表应力波在单元格中的传播速度； 代表最小网格单元长度； 代表材料的弹性模量； 代表材料密度； 代表泊松比。[0089] 本发明实施例中，B3中对于工况情况的设定为：[0090] b31、设定有I、II、III三组基础工况，且三组基础工况的浆液杨氏模量、土层弹性模量和管片脱离盾尾距离数据相同；[0091] b32、通过调节工况情况来分析模型的变化情况，且包含以下3种：[0092] 选取I组基础工况作为参照，而通过将浆液杨氏模量作为变量，且不断的增大浆液杨氏模量数值后，得到管片的上浮情况数据并作出分析；[0093] 选取II组基础工况作为参照，而通过将土层弹性模量作为变量，且不断的减小土层弹性模量数值后，得到管片的上浮情况数据并作出分析；[0094] 选取III组基础工况作为参照，而通过将管片脱离盾尾距离作为变量，且不断的减小管片脱离盾尾距离数值后，得到管片的上浮情况数据并作出分析。[0095] 其中，通过数据模型建立模块建立简化的模拟模型，以此在基于模型的基础上对于工况情况的数值进行改变实验，从模型的监测节点得到管片上浮的数据变化，分析出工况情况变化对于上浮情况的大。佣玫蕉嘀质萁泻笮难盗凡僮，从而实现对盾构隧道榫卯型管片施工过程中更好的监测操作，并提前根据采集的数据解决可能产生的问题。[0096] 本发明实施例中，b32中针对于参数改变后，对于管片进行受力分析的步骤为：[0097] C1、首先根据模拟模型中对应的截面图像数据进行分析，将变化后的图像数据覆盖至变化前的图像进行比对，将变化后图像中关于管片的特征数据标记，将其他背景特征透明化处理；[0098] C2、观测变化后图像中管片的特征与变化前图像中管片的特征是否重合，若重合，则继续测算管片是否受到静压力，若未重合，则管片受到动压力影响；[0099] C3、而通过对管片受力进行分解后，其位于竖直方向受力包括浮力 地基回弹力、管片重力 、浆液重力 、粘滞阻力 和上覆土压力 ，且管片上浮位于竖向的受力计算公式为： 。[0100] 本发明实施例中，步骤C2至C3中管片处于平衡状态时，注浆浆液产生的静压力的上浮计算公式为：[0101] ；[0102] 其中 为注浆浆液产生的静压力； 为管片外径；为管片宽度； 为浆液容重。[0103] 本发明实施例中，步骤C2至C3中管片处于动态状态时，浆液在扩散中产生的动压力的上浮计算公式为：[0104] ；[0105] 其中， 为注浆浆液产生的动压力；为动态上浮力的作用宽度；为施工采用的注浆压力；为注浆浆液为分布区域边界与竖向的夹角。[0106] 其中，对管片环微元体竖直方向的分力进行整环积分，得到整环管片受到的地基回弹力[0107] ；[0108] 为地基回弹力； 为静止土压力系数；为注浆层外径；为地层平均重度；[0109] ， ，且 为管片重力； 为浆液重力； 为管片的重度； 为管片环内径；[0110] 粘滞阻力 是一个变动值，其大小与上浮位移量和浆液性质相关，当采用单液惰性浆液时，粘滞阻力 偏。⒔懿灰锥氯，注浆效果好，但是浆液初凝时间长，管片长期浸泡在浆液中，再加上富水软土地层渗流水的稀释作用，使管片上浮增大；单液硬性浆液的粘滞阻力适度，注浆管堵管时有发生，注浆效果一般，初凝时间可控，管片上浮可控；双液瞬凝性浆液的粘滞阻力偏大，注浆管极易堵塞，但是数秒内就可初凝；[0111] 太沙基松弛理论得到上覆土压力为：[0112] ；[0113] 为上覆土压力； 为滑落土体的一半；为土的粘聚力； 为滑动面上的侧压力系数；为摩擦角； 为地面荷载；为上覆土厚度。[0114] 本发明实施例中，数学计算模型的建立步骤为：[0115] D1、依据管片上浮位于竖向的受力计算数据，并根据在不同工况数据的调节下，得到关于静压力上浮数据和动压力的上浮数据；[0116] D2、建立关于管片上浮变化的数学计算模型，并将计算的数据形成训练集引入至数学计算模型进行训练优化；[0117] D3、在优化后将数学计算模型应用在对于实际监测区域的管片安装，以及在实际参数产生变化后，引入上浮的阈值范围数据，在超过阈值范围时及时进行预警反馈。[0118] 其中，通过数据模型建立模块分析处理得到的关于静压力上浮数据和动压力的上浮数据引入至数学计算模型进行训练优化，从而在应用于实际操作时，及时的预测和反馈出数据变化产生的结果，支持人员进行提早的问题排查，同时使得监测的效果更为明显，结果亦更为准确。[0119] 本发明实施例中，数据结果反馈模块将监测的数据产生的结果生成调整预防的指令，提前对于所处的工况情况数据得知后，进行管片安装以及影响因素的规范操作。[0120] 其中，对于管片的上浮过程，由图4所示， 为土层释放应力管片向上发生的位移，为浆液随时间改变最后发生流动和体积压缩的形变位移， 为管片发生的上浮位移量，而浆液弹性模量增加，浆液流动和体积压缩能力减弱， 减。蚬芷撞可细 增大，这与管片底部位移曲线一致。[0121] 同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。[0122] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。[0123] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：陕西

专利申请日期：2024-06-04

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118292948B