本发明涉及盾构施工，尤其是指一种盾构施工同步注浆的地层变形预测方法。
背景技术：
1、随着城市地下隧道的大规模建设，盾构施工工法以其特有的安全快速的优点，已经成为隧道施工的首选工法，然而盾构的掘进所引起的地层沉降始终不可避免，为了最大限度的降低盾构施工对周围地层的扰动，除了刀盘和盾壳可以对土体产生支撑作用外，通常还会选择壁后同步注浆工艺，以起到主动控制地层变形的目的。
2、盾构施工壁后同步注浆是把具备一定流动性的液相注浆材料，以一定的注浆压力和注浆量注入至开挖管片外侧的环形空隙内；随着时间推移，浆液由液体状态向固体状态转化，产生排水固结硬化现象，从而起到减小地层变形程度的效果。
3、现有技术中，对盾构施工同步注浆的地层变形计算通常采用等代层法，但是等代层法中对浆液变形间隙参数的数值模拟过分依赖经验值，无法对地层变形进行定量计算，预测计算结果可靠性不高。
技术实现思路
1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中通过等代层法对盾构施工同步注浆的地层变形计算，存在过分依赖经验值，无法定量计算，预测结果可靠性不高的问题。
2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，包括以下步骤：
3、s10，获取同步注浆的浆液，测试浆液固结硬化过程中的最大固结应变ε0，其中浆液的最大固结应变ε0为浆液的液面高度变形量与浆液的液面初始高度的比值；
4、s20，养护浆液固结硬化体，并测量养护后的浆液固结硬化体的弹性模量和渗透性参数；
5、s30，计算浆液固结引起的最大地层损失间隙参数g，其计算公式为：
6、g＝ε0(2×h)
7、其中，h为盾壳外侧至衬砌外侧的盾尾间隙；
8、s40，计算隧道洞周位移地层损失间隙参数gθ在角度θ下的非均匀收敛变形，其计算公式为：
9、
10、其中，θ为原点位于隧道开挖中心的极坐标角度；gθ为不同角度θ下的地层损失间隙参数；r为隧道开挖半径；r为浆液固结后的隧道半径；
11、s50，取不同的角度θ值，计算不同的角度θ下的轴向应变εθ，其计算公式为：
12、
13、s60，仿真建立盾构施工同步注浆的隧道几何模型，将不同角度θ下的轴向应变εθ值、浆液固结硬化体的弹性模量和渗透性参数输入所述隧道几何模型，获得盾构施工引起地层变形后的隧道预测几何模型，根据所述隧道预测几何模型预测出地层变形。
14、在本发明的一个实施例中，在步骤s10中，还包括：对应盾构施工开挖地层的不同深度，取样不同性质的土体材料进行浆液固结硬化过程模拟。
15、在本发明的一个实施例中，在步骤s10中，还包括：在不同注浆压力作用下进行浆液固结硬化过程模拟。
16、在本发明的一个实施例中，在步骤s20中，一次取样多个浆液固结硬化体进行养护。
17、在本发明的一个实施例中，在步骤s20中，对所述浆液固结硬化体进行不同天数的龄期养护，获得所述浆液固结硬化体在不同龄期的弹性模量和渗透性参数。
18、在本发明的一个实施例中，所述不同龄期包括初期阶段、中期阶段和末期服役阶段的养护龄期。
19、在本发明的一个实施例中，在步骤s60中，具体包括：
20、s601，建立盾构施工同步注浆的隧道几何模型；
21、s602，设置单环开挖隧道，激活盾壳单元，移除盾壳内部全部土体单元；
22、s603，设置隧道单环的同步注浆，移除盾壳单元，激活盾尾空隙内的浆液单元，将浆液固结硬化体在初期阶段养护龄期的弹性模量和渗透性参数赋予浆液单元，固定衬砌单元位移；
23、s604，模拟隧道单环内浆液单元的固结性能改变过程，通过浆液在不同的角度θ下的轴向应变ε0值模拟控制浆液变形，随后将浆液固结硬化体在末期服役阶段养护龄期的弹性模量和渗透性参数赋予浆液单元，固定衬砌单元位移；
24、s605，模拟衬砌变形过程，激活衬砌单元，取消对衬砌单元的位移限制；
25、s606，重复s602至s605的操作过程，完成隧道下一环施工模拟，直至完成隧道所有环的开挖，获得盾构施工引起地层变形后的隧道预测几何模型，根据模拟结果获得隧道开挖引起的地层变形数据。
26、在本发明的一个实施例中，在步骤s40中，对角度θ进行离散化取值计算。
27、在本发明的一个实施例中，在步骤s40中，每间隔45°取一次角度θ的值。
28、在本发明的一个实施例中，还包括s70，在盾构施工现场设置监测点，分析对比步骤s60中获得的地层变形数据与现场的监测点数据。
29、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
30、本发明所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法包括：s10，获取浆液的最大固结应变ε0；s20，测量浆液固结硬化体的弹性模量和渗透性参数；s30，计算浆液固结引起的最大地层损失间隙参数g；s40，计算隧道洞周位移地层损失间隙参数gθ在角度θ下的非均匀收敛变形；s50，取不同的角度θ值，计算不同的角度θ下的轴向应变εθ；s60，仿真建立盾构施工同步注浆的隧道几何模型，将不同角度θ下的轴向应变εθ值、浆液固结硬化体的弹性模量和渗透性参数输入所述隧道几何模型，获得盾构施工引起地层变形后的隧道预测几何模型，根据所述隧道预测几何模型预测出地层变形。所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法通过定量计算得到浆液固结引起的隧道洞周径向位移，通过对浆液固结硬化体的性能测试得到浆液的弹性模量和渗透性参数变化，实现了对数值计算中模拟参数的定量标定；通过采用对注浆层施加定量的轴向应变εθ来实现对地层损失间隙参数的模拟，有效解决了现有等代层法中模拟参数过分依赖经验值、地层损失无法定量计算的问题，提高了对于盾构施工同步注浆引起地层变形的计算准确性和可靠性。
1.一种盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，其特征在于：在步骤s10中，还包括：对应盾构施工开挖地层的不同深度，取样不同性质的土体材料进行浆液固结硬化过程模拟。
3.根据权利要求2所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，其特征在于：在步骤s10中，还包括：在不同注浆压力作用下进行浆液固结硬化过程模拟。
4.根据权利要求1所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，其特征在于：在步骤s20中，一次取样多个浆液固结硬化体进行养护。
5.根据权利要求4所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，其特征在于：在步骤s20中，对所述浆液固结硬化体进行不同天数的龄期养护，获得所述浆液固结硬化体在不同龄期的弹性模量和渗透性参数。
6.根据权利要求5所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，其特征在于：所述不同龄期包括初期阶段、中期阶段和末期服役阶段的养护龄期。
7.根据权利要求1所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，其特征在于：在步骤s60中，具体包括：
8.根据权利要求1所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，其特征在于：在步骤s40中，对角度θ进行离散化取值计算。
9.根据权利要求8所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，其特征在于：在步骤s40中，每间隔45°取一次角度θ的值。
10.根据权利要求1所述的盾构施工同步注浆的地层变形预测方法，其特征在于：还包括s70，在盾构施工现场设置监测点，分析对比步骤s60中获得的地层变形数据与现场的监测点数据。
