(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 202211115359.4 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 申请人 中国电建集团华 东勘测设计 研究院 有限公司 (72)发明人 俞建霖　王成灿　过锦　臧延伟　 黄苏杭　王紫娟　龚晓南　刘长宝　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 万尾甜　韩介梅 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01)E21D 9/14(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑空间效应的基坑开挖诱发邻近隧 道变形的计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑空间效应的基坑开 挖诱发邻近隧道 变形的计算方法， 该方法步骤如 下： (1)确定围护墙侧向变形三维曲线； (2)确定 由基坑开挖诱发的围护墙变形产生的土体卸荷； (3)采用Winkler地基及Timoshenko梁模型确定 邻近隧道变形控制方程； (4)确定各参数以求解 邻近隧道变形。 本发明方法可以分析基坑开挖引 起邻近隧道的响应， 在基坑开挖前评估隧道的安 全性， 从而能够有效避免因基坑开挖引发邻近隧 道损伤的事故。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 115391901 A 2022.11.25 CN 115391901 A 1.一种考虑空间效应的基坑开挖诱发邻近隧道变形的计算方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： (1)确定围护墙侧向变形三维曲线； (2)确定由基坑 开挖诱发的围护墙 变形产生的土体卸荷； (3)采用W inkler地基及Timoshen ko梁模型确定邻近隧道变形控制方程； (4)确定各参数以求 解邻近隧道变形。 2.根据权利要求1所述的一种考虑空间效应的基坑开挖诱发邻近隧道变形的计算方 法， 其特征在于， 所述的步骤(1)中， 针对基 坑围护墙上某一点(0,y0,z0)， 其三维变形计 算公 式如下： ‑L/2≤y0≤L/2,0≤z0≤H+D 式中， y0为沿基坑长度方向的坐标， z0为沿基坑深度方向的坐标， fmax为靠近隧道一侧围 护墙的最大变形， Hmax为fmax所在位置埋深， H为基坑开挖深度， D为围护墙插入深度， L为基坑 长度。 3.根据权利要求1所述的一种考虑空间效应的基坑开挖诱发邻近隧道变形的计算方 法， 其特征在于， 所述的步骤(2)具体为： 建立侧向土 压力卸荷与位移的关系： pu＝ku·pm pm＝p0‑pa 式中， pm为坑外土体可卸荷的最大值， p0为静止土压力， pa为主动土压力， pu为土体位移 诱发的卸荷， ku为与土体位移有关的卸荷系数， S为土体位移， Sacr为主动土体极限位移； 在围护墙位置， 围护墙变形等于土体位移， 因此由基坑开挖诱发的围护墙变形产生的 土体卸荷为： R1＝[x2+(y‑y0)2+(z‑z0)2]1/2 R2＝[x2+(y‑y0)2+(z+z0)2]1/2 v为泊松比。 4.根据权利要求1所述的一种考虑空间效应的基坑开挖诱发邻近隧道变形的计算方 法， 其特征在于， 所述的步骤(3)具体为： 将隧道简化为置于Winkler地基上的Timoshenko梁， 当受到土体卸荷σ(y)时， 邻近隧道 变形的微分平衡方程 为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115391901 A 2式中， EtIt为隧道等效抗弯刚度， ( κ GA)eq为隧道等效剪切刚度， w(y)为隧道水平向变 形， k为地基反力系数， Dt为隧道直径； 利用有限差分法， 将隧道分为n等份， 每份长度为l， 共有n+1个节点； 则上式有限差分形 式变形为： 式中wi为第i个隧道 节点的水平变形、 σi为第i个隧道 节点所受的荷载 假定边界条件为隧道两端自由， 即剪力Q0和Qn、 弯矩M0和Mn均为0： 每个节点i有一个变形控制方程， 将n+1个变形控制方程写成方程组的形式， 并改写为 矩阵形式， 则矩阵表达式为： (K1‑K2+K3)w＝P1‑P2‑P3 式中： K1为隧道刚度矩阵， K2为地基剪切刚度矩阵， K3为地基刚度矩阵， w为隧道水平变 形列向量； P1为基坑开挖引起的附加荷载列向量， P2为荷载修 正列向量， P3为求解补充向量： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115391901 A 3