一種城市軌道交通工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及城市軌道交通工程領(lǐng)域，具體設(shè)及一種城市軌道交通工程中軌道沉降 風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市軌道交通給城市人民生活出行帶來(lái)了極大的便利，在一定程度上減輕了城市 交通堵塞壓力。目前，我國(guó)大中城市已經(jīng)迎來(lái)了地鐵建設(shè)的快速發(fā)展時(shí)期，國(guó)內(nèi)大、中型城 市紛紛建設(shè)城市軌道交通，如北京、上海、廣州、武漢、長(zhǎng)沙和南昌等，有已經(jīng)建成的，也有正 在建設(shè)的城市軌道交通。
[0003] 軌道結(jié)構(gòu)是地鐵車(chē)輛運(yùn)營(yíng)的基本承載結(jié)構(gòu)，它的沉降直接影響到地鐵的運(yùn)營(yíng)狀 況；且國(guó)內(nèi)地鐵規(guī)范和各地的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)軌道結(jié)構(gòu)允許的最大沉降值有所規(guī)定，因此軌 道結(jié)構(gòu)的沉降控制是一個(gè)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
[0004] 但是，隨著地鐵線(xiàn)路增多，越來(lái)越多的市政工程，包括房屋建筑物、市政管道和新 建地鐵工程，上跨、臨近和下穿既有運(yùn)營(yíng)地鐵車(chē)站或區(qū)間。該種臨近或穿越工程對(duì)既有運(yùn)營(yíng) 地鐵軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，給已運(yùn)營(yíng)地鐵造成嚴(yán)重的威脅。而地鐵作為城市重要的民 生工程和客流走廊，地鐵一旦發(fā)生故障，將會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)影響。
[0005] 因此，對(duì)城市軌道交通工程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的，就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種軌道沉降的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其 適用于城市軌道交通系統(tǒng)，該方法不僅可W模擬新建工程臨近或穿越既有運(yùn)營(yíng)地鐵工程的 施工過(guò)程，而且還可W通過(guò)軌道沉降值來(lái)判定既有運(yùn)營(yíng)地鐵是否安全。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種城市軌道交通工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其設(shè)及城市軌道交通工程中的軌道沉降 控制，包括W下步驟：
[0009] 建立=維地層結(jié)構(gòu)模型，并根據(jù)預(yù)設(shè)的單元類(lèi)型、實(shí)常數(shù)和彈性模量的參數(shù)值，將 所述=維地層結(jié)構(gòu)模型劃分成若干個(gè)用于計(jì)算和分析的小單元；
[0010] 根據(jù)預(yù)設(shè)的施工參數(shù)，模擬新建工程的施工工序，通過(guò)所述若干個(gè)小單元對(duì)所述 地層結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行求解和運(yùn)算，得到若干個(gè)第一地表沉降值S。，其中n= 1，2 ???n;
[0011] 根據(jù)地層損失的預(yù)設(shè)條件，計(jì)算隧道中屯、線(xiàn)處地表的最大沉降值Sm";
[0012] 計(jì)算公式為
，其中Vi為施工引起的單位長(zhǎng)度地層損失，i為地 表沉降槽的寬度系數(shù)；
[0013] 計(jì)算距離隧道中屯、X處的第二地表沉降值S,，計(jì)算公式為
[0014] 計(jì)算距離隧道中屯、X處的第一地表沉降值S。和第二地表沉降值S,，比較判斷第一 地表沉降值s。是否正確；
[0015] 若兩者的差值大于第二地表沉降值S,的10%，則判定第一地表沉降值S。不正確；
[0016] 若兩者的差值小于等于第二地表沉降值Sy的10%，則判定第一地表沉降值S。正 確，并提取第一地表沉降值S。的最大值，進(jìn)一步判斷第一地表沉降值S。的最大值是否小于 地表沉降值的最大允許沉降值；
[0017] 若第一地表沉降值S。的最大值小于等于最大允許沉降值，則判定既有地鐵安全；
[0018] 若第一地表沉降值S。的最大值大于最大允許沉降值，則判定既有地鐵是不安全。
[0019] 作為一種具體的實(shí)施例，在得到若干個(gè)第一地表沉降值S。后，還包括W下步驟：
[0020] 將所述第一地表沉降值S。存儲(chǔ)至第一沉降值數(shù)據(jù)庫(kù)；或者將所述第一地表沉降值 Sn生成第一地表沉降值序列，存儲(chǔ)至第一沉降值數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0021] 在計(jì)算距離隧道中屯、X處的第二地表沉降值S,后，還包括W下步驟：
[0022] 將所述第二地表沉降值S,存儲(chǔ)至第二沉降值數(shù)據(jù)庫(kù)；或者將所述第二地表沉降值 Sx生成第二地表沉降值序列，再存儲(chǔ)至第二沉降值數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0023] 作為一種具體的實(shí)施例，在比較判斷第一地表沉降值S。是否正確之前，還包括W 下步驟：取距離隧道中屯、X為不同值，計(jì)算得到多組第一地表沉降值S。和第二地表沉降值 Sy的差值，并計(jì)算多組差值的平均值。
[0024] 進(jìn)一步地，所述地表沉降槽的寬度系數(shù)
其中H為覆±厚度，R 為計(jì)算半徑，為覆±的內(nèi)摩擦角；
[00巧]若隧道結(jié)構(gòu)為矩形結(jié)構(gòu)，則等效半徑R= 0. 29化+b)，其中h、b分別為矩形結(jié)構(gòu)的 長(zhǎng)短邊的長(zhǎng)度；
[0026] 若隧道結(jié)構(gòu)的橫截面為其他非圓結(jié)構(gòu)，則等效半徑度=，其中A為隧道結(jié)構(gòu) 的橫截面積。
[0027] 進(jìn)一步地，所述地層損失的預(yù)設(shè)條件為地層損失在整個(gè)隧道長(zhǎng)度不均勻分布，沉 降槽的形狀呈正態(tài)分布曲線(xiàn)。
[0028] 作為一種具體的實(shí)施例，對(duì)于直線(xiàn)電機(jī)牽引系統(tǒng)的地鐵工程，當(dāng)?shù)罔F處于非運(yùn) 營(yíng)狀態(tài)時(shí)，所述最大允許沉降值為20mm;當(dāng)?shù)罔F處于運(yùn)營(yíng)狀態(tài)時(shí)，所述最大允許沉降值為 lmm〇
[0029] 作為一種具體的實(shí)施例，對(duì)于鋼輪鋼軌系統(tǒng)的地鐵工程，當(dāng)?shù)罔F處于非運(yùn)營(yíng)狀態(tài) 時(shí)，所述最大允許沉降值為20mm;當(dāng)?shù)罔F處于運(yùn)營(yíng)狀態(tài)時(shí)，最大允許沉降值為3mm。
[0030] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種軌道沉降的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)。其適用于城市軌道交 通系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可W模擬新建工程臨近或穿越既有運(yùn)營(yíng)地鐵工程的施工過(guò)程，計(jì)算出 軌道在新建工程過(guò)程中的沉降值，而且還可W通過(guò)軌道沉降值來(lái)判定既有運(yùn)營(yíng)地鐵是否安 全。
[0031] 為了達(dá)到上述目的，采用如下技術(shù)方案：
[0032] 一種城市軌道交通工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，其設(shè)及城市軌道交通工程中的軌道沉降 控制，包括有：
[0033]=維分析模塊，用于建立=維地層結(jié)構(gòu)模型，根據(jù)預(yù)設(shè)的單元類(lèi)型、實(shí)常數(shù)和彈性 模量的參數(shù)值，將所述=維地層結(jié)構(gòu)模型劃分成若干個(gè)用于計(jì)算和分析的小單元；
[0034] 求解運(yùn)算模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的施工參數(shù)，模擬新建工程的施工工序，求解和計(jì)算 得到第一地表沉降值S。，其中n= 1，2 ? ? ?n;
[00巧]第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)地層損失的預(yù)設(shè)條件，計(jì)算隧道中屯、線(xiàn)處地表的最大沉 降值Smax;
[0036] 第二計(jì)算模塊，用于計(jì)算距離隧道中屯、X處的第二地表沉降值S,;
[0037] 第S計(jì)算模塊，用于計(jì)算距離隧道中屯、X處的第一地表沉降值S。和第二地表沉降 值5^
[0038] 第一比較模塊，用于比較判斷第一地表沉降值S。是否正確；
[0039] 提取模塊，用于提取第一地表沉降值S。的最大值；
[0040] 第二比較模塊，用于進(jìn)一步判斷第一地表沉降值S。的最大值是否小于地表沉降值 的最大允許沉降值，W判定既有地鐵是否安全。
[0041] 作為一種具體的實(shí)施例，該系統(tǒng)還包括有第一序列生成模塊，用于將所述第一地 表沉降值Sn生成第一地表沉降值序列，第二序列生成模塊，將所述第二地表沉降值S,生成 第二地表沉降值序列。
[0042] 作為一種具體的實(shí)施例，該系統(tǒng)還包括有平均值計(jì)算模塊計(jì)算多組第一地表沉降 值S。和第二地表沉降值S1的差值差值的平均值。
[0043] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0044] 本發(fā)明應(yīng)用于城市軌道交通工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，利用S維分析模塊、求解運(yùn)算模塊 模擬和計(jì)算已建地鐵的軌道沉降，判斷既有地鐵的安全性，對(duì)設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)進(jìn)行指導(dǎo)， 并對(duì)其提出合理的建議。不僅對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行定性分析，而且軌道沉降值作為地鐵風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 估的重要指標(biāo)，還對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行定量分析。
【附圖說(shuō)明】
[0045] 圖1是城市軌道交通工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)模塊示意圖。
[0046] 圖2是城市軌道交通工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法流程圖。
[0047] 圖3是地面沉降曲線(xiàn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面將結(jié)