(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 202111334421.4 (22)申请日 2021.11.11 (71)申请人 上海隧道工程有限公司 地址 200032 上海市徐汇区宛平南路109 9 号5楼 申请人 上海交通大 学　 上海三足鼎建 设工程有限公司 (72)发明人 吕威帆　王颖轶　何鹏　王辉　 艾青　黄醒春　夏能武　刘凤华　 刘坤涛　 (74)专利代理 机构 上海邦德专利代理事务所 (普通合伙) 31312 代理人 梁剑 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种盾构隧道同步注浆 量预测方法 (57)摘要 本发明公开了一种盾构隧道同步注浆量预 测方法， 包括： 根据弹塑性理论， 建立土体回弹对 盾尾空隙的充填体积； 采用基于等效柱状结构 模 型计算同步注浆压力作用下土体沿隧道径向的 压缩变形； 将渗透路径上的浆液分区间处理为 Bingham流体(非牛顿流体)、 混合体和Newton流 体， 建立隧道断面径向渗透扩散距离的理论解并 根据土体孔隙比和渗透距离计算该部分注浆量； 根据叠加模型建立综合因素作用下盾构 同步注 浆量预测计算公式。 根据本发明， 通过变形、 空间 充填渗透扩散范围的叠加方法， 建立适用于砂性 地层的同步注浆扩散距离和注浆量的理论预测 方法。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114066041 A 2022.02.18 CN 114066041 A 1.一种盾构隧道同步注浆 量预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 根据弹 塑性理论， 建立土体回弹对盾尾空隙的充填体积； S2、 采用基于等效柱状结构模型计算同步注浆压力作用下土体沿隧道径向的压缩变 形； S3、 将渗透路径上的浆液分区间处理为Bingham流体(非牛顿流体)、 混合体和Newton流 体， 建立隧道断面径向渗透扩散距离的理论解并根据土体孔隙比和渗透距离计算该部 分注 浆量； S4、 根据叠加模型建立综合因素作用下盾构同步注浆 量预测计算公式。 2.如权利要求1所述的一种 盾构隧道同步注浆 量预测方法， 其特 征在于， 还 包括： (1考虑浆液在注浆压力作用下对水的驱替作用， 建立流管内浆液流动及其渐变状态模 型； (2根据浆液渐变状态图， 将流管内浆液存在状态划分为Bin gham非牛顿流体、 混合体和 牛顿流体等 三种特征状态， 并建立了响应 状态下黏度系数的实用计算方法； (3考虑土体 变形、 注浆扰动和浆液渗透特性， 建立注浆 量预测叠加模型及其理论 解。 3.如权利要求1所述的一种盾构隧道同步注浆量预测方法， 其特征在于， 所述同步注浆 浆液的存在空间为当盾构管片安装完成、 盾尾脱 出后， 隧道壁后与土体间形成50～100 mm的 环形间隙， 土体卸载产生径向弹性恢复位移、 ； 同时注浆系统启动向环形间隙同步注浆以充 填间隙并部分恢复土体卸载位移及注浆过程中浆液在注入压力及重力作用下向土体渗透 扩散的体积变化的叠加。 4.如权利要求1所述的一种盾构隧道同步注浆量预测方法， 其特征在于， 建设土体弹性 恢复位移计算模型， 包括任意θ方向土体应力释放及 恢复位移可用虚拟柱状结构等效表达， 可得任意θ 对应的隧道 径向土体卸载恢复位移如下： 其中， β ＝γξμH+γξμRcosθ +4C； 5.如权利要求1所述的一种盾构隧道同步注浆量预测方法， 其特征在于， 包括同步注浆 作用下土体弹性位移模型， 所述土体弹性位移模型中假定了隧道周边的土体为弹性体(含 非线性弹性)， 其径向等效变形刚度为 k( θ )， 浆液作用下土体径向位移如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114066041 A 2其中， p0为注浆压力， MPa； γg为浆液容重， k N/m3。 6.如权利要求1所述的一种盾构隧道同步注浆量预测方法， 其特征在于， 包括建立注浆 渗透模型， 所述注浆渗透模型包括建立一维虚拟渗流模型与建立流管内浆液流动及其渐变 状态模型， 所述虚拟流体管道， 渗透距离理论的公式为： 式中: ξe为土体的孔隙比； γw为水的容重， k N/m3； How为相对隧道轴线的水位高度， m。 7.如权利要求1所述的一种盾构隧道同步注浆量预测方法， 其特征在于， 还包括建立变 形与体积扩散复合叠加模型， 所述复合叠加模型中考虑浆液为不可压缩流体， 浆液渗透量 全部充满 扩散区域的土体空隙， 其中隧道单位长度渗透注浆 量为： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114066041 A 3