(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 202210852724.3 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 华设设计集团股份有限公司 地址 210000 江苏省南京市秦淮区紫云大 道9号 申请人 河海大学 (72)发明人 姚宇　钟小春　方忠强　黄思远　 胡慧　王璐　孙国莉　杜雪山　 陈冉　 (74)专利代理 机构 南京君陶专利商标代理有限 公司 32215 专利代理师 沈根水 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于接触应力实测的盾构隧道管片环接缝 渗漏风险判别法 (57)摘要 本发明涉及一种基于接触应力实测的盾构 隧道管片环接缝渗漏风险判别法， 包括1） 建立弹 性密封垫超弹性体有限元模型； 2） 建立弹性密封 垫水劈裂数值模型； 3） 地下水渗漏压力和密封垫 的平均接触应力关系进行拟合； 4） 实时监测接触 面的接触应力； 5） 求出根据实测接缝基础压力获 得接缝防水压力； 6） 计算作用盾构管片接缝的地 下水压力； 7） 初步判别； 8） 对初步判断情况进行 修正， 可作为隧道长期运营 维护的依据。 优点： 可 以实时掌握盾构隧道接缝接触应力情况， 对于盾 构隧道接缝防水风险控制和运营维护具有直观 的判断， 具有重要的意义； 概念清晰、 成本低廉、 操作方便， 便于现场工作人员应用， 也为后期隧 道的运维提供依据和方法。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115408745 A 2022.11.29 CN 115408745 A 1.基于接触应力实测的盾构隧道管片环接缝渗漏风险判别法， 其特征是包括如下步 骤： S1、 选取弹性密封垫， 建立弹性密封垫超弹性体有限元模型， 确定其在不同张开量和错 台量下的密封 垫接触面的平均接触 应力Pc； S2、 建立弹性密封垫水劈裂数值分析， 确定其在不同张开量和错台量下的地下水渗漏 压力Pu； S3、 拟合地下水渗漏压力和密封垫的平均接触应力 两者之间的密封系数K， 两者关系式 Pu＝K·Pc； S4、 在弹性密封垫接触面上安装薄膜压力传感器和监测信号传输设备， 实时监测该接 触面的接触 应力Pcm； S5、 代入平均接触应力和地下水渗漏压力关系式Pum＝K·Pcm求出根据实测接缝基础压 力获得接缝防水压力Pum； S6、 根据该盾构隧道的埋深和地下 水埋藏深度计算作用盾构管片接缝的地下 水压力Pw； S7、 根据K＝Pum/Pw对盾构管片接缝防水风险进行初步判别： 若K≥2.0， 管片接缝防水处 于安全区域； 若1.6≤K<2.0， 管片接缝防水处于低风险区域； 若1.3≤K<1.6， 管片接缝防水 处于中风险区域； 若 K＜1.3， 管片 接缝防水 处于高风险区域， 实际中根据判别等级建议采 取 相应的措施； S8、 对现场盾构隧道管片接缝渗漏情况复核和调研， 根据管片接缝渗漏及发展情况， 对 初步判断情况进行修 正， 可作为隧道长期运营维护的依据。 2.根据权利要求1所述的基于接触应力实测的盾构隧道管片环接缝渗漏风险判别法， 其特征是所述步骤S4包括以下 具体步骤： S4.1、 选取接触管片接缝， 在每一管片拼装前， 将薄膜压力传感器贴附设置在该管片接 缝沟槽内的橡胶 密封垫面上， 使薄膜压力传感器覆盖在这部分橡胶 密封垫接触面； S4.2、 在管片完成拼装后或隧道运营期内， 将数据采集箱、 信号接收器及信号强度增益 器设置在所要监测的管片 接缝附近， 将数据采集箱、 信号接收器、 云平台服务器和工业控制 器依次通过无线信号连接， 并将预先埋设在接缝内密封垫接触面上的薄膜压力 传感器通过 导线与数据采集箱连接， 最后依 次通过信号接 收器、 云平台服务器将数据传输至工业控制 器， 得到该接触面的接触 应力Pcm。 3.根据权利要求1所述的基于接触应力实测的盾构隧道管片环接缝渗漏风险判别法， 其特征是所述步骤S1、 S2中， 密封垫张开量分别为12mm、 10mm、 8mm、 6mm、 4mm、 2mm、 0mm， 密封 垫的错台量分别为6m m、 0mm。 4.根据权利要求1所述的基于接触应力实测的盾构隧道管片环接缝渗漏风险判别法， 其特征是所述步骤S1、 S2 中， 不同张开量和错台量下的接触应力的方法可以通过ABAQUS软 件中网格映射技术计算确定； 不同张开量和错台量下的地下水渗漏压力的方法可以通过 ABAQUS软件的流体压力渗透荷载计算方法确定的。 5.根据权利要求1所述的基于接触应力实测的盾构隧道管片环接缝渗漏风险判别法， 其特征是所述步骤S3中， 拟合密封系数K， 做多组橡胶密封垫荷载试验与水压渗漏试验， 确 定拟合的密封 垫系数K的可靠性， 公式为： 错台量1： Pu＝(A1+B1δ +C1δ2+D1δ3)Pc权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115408745 A 2错台量2： Pu＝(A2+B2δ +C2δ2+D2δ3)Pc 式中δ代表张开量， A1、 B1、 C1、 D1、 A2、 B2、 C2、 D2分别为拟合公式的待定系数。 6.根据权利要求1所述的基于接触应力实测的盾构隧道管片环接缝渗漏风险判别法， 其特征是所述步骤S4中， 使用的薄膜压力传感器应进行事先标定试验， 获得每一埋设的薄 膜压力传感器的电压 ‑压力标定函数文件， 为后续信号传输至工业控制 器上得到密封垫实 测接触应力Pcm做准备。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115408745 A 3