(19)中华 人民共和国 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 202111570562.6 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 中国矿业大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路丁1 1号 (72)发明人 李涛　彭昊　吴丽杰　吴雨停　 (74)专利代理 机构 北京威禾知识产权代理有限 公司 11838 代理人 王月玲 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/14(2020.01) (54)发明名称 一种盾构隧道下穿管道沉降预测方法 (57)摘要 本发明涉及一种提供盾构隧道下穿管道沉 降预测方法， 包括如下步骤： 估计盾构隧道开挖 引起的土体沉降； 将所述估计的土体沉降应用于 管线上， 建立管线的受荷平衡微分方程， 其中所 述管线视为Vlasov地基上的Timoshenko梁； 以 及， 通过求解所述管线的所述受荷 平衡微分方程 获得管道 沉降。 本发明属于城市地下空间工程计 算方法领域。 权利要求书5页 说明书7页 附图4页 CN 114357575 A 2022.04.15 CN 114357575 A 1.一种提供盾构隧道下穿管道沉降预测方法， 包括： 估计盾构隧道开挖引起的土体沉降； 将所述估计的土体沉降应用于管线上， 建立管线的受荷平衡微分方程， 其中所述管线 视为Vlasov地基上的Timoshen ko梁； 以及 通过求解所述管线的所述受荷平衡微分方程， 获得 管道沉降。 2.根据权利要求1所述的方法， 进一步包括： 根据以下基于Loganathan的公式(1)估计 土体沉降： 其中， u(x)为； ε0为平均地层损失比； R为隧道半径； Z0为既有管线轴线深度； H为隧道轴 线深度； υ为土体泊松比； x为距隧道中心线的水平 距离。 3.根据权利要求1所述的方法， 进一步包括： 当所述盾构隧道的轴 线与所述管线的轴 线 斜交时， 根据以下公式(2)估计所述土体沉降： 其中， θ 为管道与隧道斜交角度。 4.根据权利要求1所述的方法， 进一步包括： 根据以下公式(3)确定作用于管道轴线上 的土体附加荷载函数q(x): 其中， k为弹簧系数， t为土层剪切系数。 5.根据权利要求1所述的方法， 其中所述管道Timoshenko梁 的梁截面发生变形前垂直 于中性轴； 发生变形后， 所述梁 截面与中性轴法线方向成 角， 其中 角不等于90°。 6.根据权利要求1所述的方法， 其中根据公式(7)确定所述管道受荷平衡微分方程： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114357575 A 2其中， ω(x)为管道沉降； EI为管道抗弯刚度； Ψ为管道等效修正剪切刚度； D为管道直 径； 其中， ψ＝κ GA： κ 为管线等 效截面系数， 取值0.5； G为管线剪切模量， G＝Ep/2(1+ υp)， υp为 管道泊松比； A为管道的横截面 面积。 7.根据权利要求1所述的方法,进一步包括： 利用分布荷载微元代替集中荷载计算管道 沉降。 8.根据权利要求7所述的方法， 进一步包括： 在管道轴线上取分布荷载微元q( ξ )dξ， 荷 载微元距管道与隧道投影交点的距离为ξ， 采用q( ξ )dξ替换集中荷载P， 在所述土体附加荷 载作用下， 利用以下公式(1 1)计算所述管道沉降ω(x)： 其中， 9.一种预估盾构隧道下穿管道沉降方法， 包括： 根据管线受力分析获得的管道沉降预 测， 提供盾构隧道下穿管道沉降的预估量； 其中， 在所述管线受力分析中所述管线视为 Timoshen ko梁； 所述管线周围地基简化 为Vlasov地基模型。 10.根据权利要求9所述的方法， 进一步包括： 在所述管线分析中， 土体沉降基于以下公 式(1)计算： 其中， u(x)为， ε0为平均地层损失比， R为隧道半径， Z0为既有管线轴线深度， H为隧道轴 线深度， υ为土体泊松比， x为距隧道中心线的水平 距离。 11.根据权利要求10所述的方法， 其中当所述盾构隧道的轴线与所述管线的轴线斜交 时， 根据以下公式(2)估计所述土体沉降：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114357575 A 3