考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法与流程

本发明涉及地表变形评价，具体涉及一种考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的加速，大直径盾构隧道在城市密集区的应用日益广泛，其施工过程中不可避免地会对周边地层产生扰动，引发地表沉降变形，进而威胁上方建筑物、道路管网等基础设施的安全。因此，有效控制地表沉降变形、建立科学合理的地表沉降变形评价方法，是保障盾构隧道施工安全的关键。

2、目前，现有盾构隧道地表沉降变形评价方法多聚焦于变形量或变形速率的单一指标监测，忽略了地层在受到扰动后其恢复特性对变形评价结果的影响，导致评价结果存在偏差，难以全面反映地表地层的抗扰动能力和稳定恢复特性。

3、现有韧性评价模型虽已应用于隧道工程领域，但多适用于运营阶段的评价，未充分结合盾构施工阶段的地层扰动特点，且未将恢复时间作为核心影响因素纳入评价体系，无法准确量化盾构隧道施工过程中地表沉降变形的动态演化规律和安全状态。此外，现有评价方法缺乏统一的分级标准，评价结果的实用性和指导性不足，难以满足工程现场的安全预警和施工调控需求。

技术实现思路

1、本发明提出的一种考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，可至少解决背景技术中的技术问题之一。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，通过计算机设备执行以下步骤，

4、s1、实时获取盾构隧道施工区域地表监测点的沉降变形数据，所述数据包括地表绝对变形量和变形速率；根据获取的沉降变形数据，确定各地表监测点的地表性能受扰动时刻和恢复稳定时刻，并由所述恢复稳定时刻与受扰动时刻之差计算得到各监测点的恢复时间；

5、s2、基于s1获取的绝对变形量和变形速率，分别或联合计算得到各地表监测点的地表性能指标；

6、s3、采集s1计算得到的各监测点的恢复时间，计算所有监测点的平均恢复时间；

7、s4、将s2得到的地表性能指标与s3得到的平均恢复时间输入预先构建的韧性评价模型，计算得到各监测点的韧性评价指标；

8、s5、根据s4计算得到的韧性评价指标的数值，按照预设的等级划分标准确定各地表监测点的地表沉降变形韧性等级，并输出评价结果。

9、又一方面，本发明还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述方法的步骤。

10、再一方面，本发明还公开一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上方法的步骤。

11、由上述技术方案可知，本发明的考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，弥补现有评价模型未充分考虑地层恢复特性的缺陷，通过引入恢复时间参数，结合地表沉降绝对变形量和变形速率双核心指标，构建科学的评价模型和分级标准，实现对盾构隧道施工阶段地表沉降变形的精准评价，为施工安全预警提供可靠依据。

12、本发明根据所计算的韧性评价指标re和分级评价标准，输出各监测点的地表沉降变形评价结果，针对不同韧性等级制定相应的施工调控措施；其中，双指标评价方式的结果更具安全性，优先用于高风险施工区域（如建筑物、道路下方）的评价，单指标评价方式可作为数据缺失时的替代方案。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

14、1. 引入恢复时间参数，弥补了现有评价方法忽略地层恢复特性的缺陷

15、传统盾构隧道施工阶段的地表沉降变形评价多集中于绝对变形量和变形速率的单一或双指标监测，未能考虑地层在受扰动后的恢复特性。本发明首次将恢复时间作为纳入地表沉降变形评价体系，通过定义地表性能受扰动时刻与恢复稳定时刻，定量计算恢复时间，从而更全面地反映地层的抗扰动能力和自恢复特性，解决了现有方法“只评损失、不评恢复”的技术盲点。

16、2. 构建了融合恢复时间与性能指标的韧性评价模型，提升评价结果的科学性与精准性

17、本发明结合平均恢复时间与地表性能指标，构建了以指数函数为形式的韧性评价指标计算模型。该模型能够综合反映地表在施工扰动下的性能下降程度及恢复速度，实现了对地表沉降变形动态演化过程的量化描述。相比现有单一阈值或静态评价方法，本发明的韧性评价结果更能真实反映地层的实际安全状态，显著提升了评价的精准性和工程适用性。

18、3. 采用单指标与双指标相结合的评价策略，兼顾数据完备性与评价安全性

19、本发明提供了基于绝对变形量、变形速率及其乘积的三种地表性能指标计算方式，并明确优先采用双指标评价方式用于高风险施工区域，单指标评价方式作为数据缺失时的替代方案。这一设计既保证了在数据充分条件下评价结果的安全性和保守性，又提高了方法在工程现场数据采集不完整情况下的适应性和鲁棒性。

20、4. 建立了统一的韧性等级划分标准，增强了评价结果的可操作性与指导性

21、本发明将地表沉降变形韧性划分为高韧性、中韧性、低韧性和无韧性四个等级，并针对不同等级制定了相应的施工调控措施。该分级标准清晰、易于工程现场执行，能够直观反映地表沉降变形的严重程度和紧迫性，为施工管理人员提供明确的安全预警信号和调控依据，有效降低了因地层变形引发的安全风险。

22、5. 实现对盾构隧道施工全过程地表沉降的动态评价与及时预警

23、本发明基于实时采集的监测数据，能够在地表性能下降初期即可识别扰动时刻，并在施工全过程中动态跟踪恢复时间及韧性指标变化，具备良好的时效性。通过定期或连续输出各监测点的韧性等级评价结果，能够及时发现高风险区域并采取针对性调控措施，避免了传统方法“事后评价、滞后响应”的弊端，为盾构隧道施工安全提供了可靠的技术保障。

24、6. 保障周边基础设施安全，降低地层变形带来的潜在经济损失

25、本发明通过科学评价地表沉降变形韧性水平，指导施工参数优化（如同步注浆量调整、掘进速度控制、地层加固等），能够有效控制地表变形在允许范围内，减少因不均匀沉降导致的上方建筑物开裂、道路塌陷、管线破损等次生灾害，从而保障周边基础设施的安全运行，显著降低因地层变形引发的工程事故和经济损失。

1.一种考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，其特征在于，包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，其特征在于：具体包括，

3.根据权利要求2所述的考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，其特征在于：s1中，ti定义为地表性能指标q(t)下降至初始性能q0的95%以下且持续下降的时刻，t定义为地表性能指标q(t)恢复至稳定水平并连续3个监测日无显著下降的时刻。

4.根据权利要求2所述的考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，其特征在于：δmmax依据gb 50446-2017《盾构法施工及验收规范》确定，地表发生沉降时取30mm，隆起时取10mm；δkmax依据gb 50446-2017确定为3mm/d。

6.根据权利要求4所述的考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，其特征在于：所述地表沉降变形的韧性评价模型，其中a>1，b>0，qd(t)为q1(t)、q2(t)和q3(t)。

7.根据权利要求6所述的考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，其特征在于：所述地表沉降变形的韧性评价模型，a取自然底数e，b取1.63；结合监测的时间序列和qd(t)变化曲线来量化地表性能损失程度。

8.根据权利要求2所述的考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，其特征在于：s5中，地表沉降变形韧性等级划分标准为：高韧性re>0.75，中韧性0.50

9.根据权利要求2所述的考虑恢复时间的盾构隧道施工阶段地表沉降变形评价方法，其特征在于：s2中，双指标评价方式用于高风险施工区域，单指标评价方式作为数据缺失时的替代方案。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至9中任一项所述方法的步骤。