本发明涉及隧道，尤其涉及一种盾构姿态偏移引起软土地层盾构隧道附加土压力计算方法。
背景技术：
1、近年来，随着盾构隧道技术的不断发展，盾构施工安全也受到越来越多的关注和重视。在盾构隧道施工过程中，盾构掘进姿态的偏移会造成地层应力释放路径的改变，影响隧道结构所受的土压力大小和分布。大量既有的工程建设实测资料表明，在盾构隧道修建过程中，盾构掘进姿态很难得到理想的控制，尤其在复杂的地质环境条件下，盾构掘进姿态已成为隧道结构设计中的重要影响因素。
2、目前，根据土压力作用方式的不同，将盾构隧道管片所承受的土压力常规计算方法分为三类：简化计算法、地层-结构分析法和现场监测与模型试验法。而针对盾构姿态偏移对隧道结构受荷影响的研究，多是关于姿态偏移时，盾构千斤顶反推力及盾尾刷压力对隧道衬砌结构所受直接附加荷载的影响。对于盾构姿态偏移引起的地层应力不均匀释放的问题，目前尚未有进一步研究。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种盾构姿态偏移引起软土地层盾构隧道附加土压力计算方法，旨在解决上述问题的至少之一。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种盾构姿态偏移引起软土地层盾构隧道附加土压力计算方法，包括：
3、设盾构隧道处于均匀、各向同性的无限弹性地层中；
4、分别计算所述盾构隧道的盾构水平向右偏移、盾构竖直向上偏移和盾构竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值；
5、基于叠加公式以及所述盾构水平向右偏移、盾构竖直向上偏移和盾构竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值，求解盾构朝任意方向偏移引起的隧道附加土压力值。
6、在一些实施例中，所述分别计算所述盾构隧道的盾构水平向右偏移、盾构竖直向上偏移和盾构竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值，包括：
7、基于刚度公式根据隧道径向与切向位移比、第一常数、第二常数、第三常数以及第四常数计算隧道地层径向刚度；
8、获取盾构水平偏移量和盾构竖直偏移量；
9、根据所述盾构水平偏移量和所述盾构竖直偏移量计算得到盾构水平向右偏移、竖直向上偏移以及竖直向下偏移引起的地层径向变形增量；
10、根据所述隧道地层径向刚度和所述地层径向变形增量计算盾构水平向右偏移、竖直向上偏移和竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值。
11、在一些实施例中，所述刚度公式为：
12、
13、其中，ω为隧道径向与切向位移比；θ为隧道位置方向角，从隧道顶部开始，以逆时针为正；α1为根据e1、v1、r1、r3确定的第一常数；α2为根据e1、v1、r1、r3确定的第二常数；β1为根据e1、v1、r1、r3确定的第三常数；β2为根据e1、v1、r1、r3确定的第四常数；e1为地层弹性模量；v1为地层泊松比；r1＝-1.13r+16.62，r为隧道开挖半径；r3为根据r1以及地层条件确定的常数。
14、在一些实施例中，所述地层条件包括砂土地层和黏土地层；对于所述砂土地层，r3＝2r1·2×103；对于所述黏土地层，r3＝2r1·5×104。
15、在一些实施例中，所述获取盾构水平偏移量和盾构竖直偏移量，包括：
16、以竖直向上偏移为正，分别获取前盾竖直偏移量、中盾竖直偏移量、前盾水平偏移量以及中盾水平偏移量；
17、假定前盾偏移时中盾保持不动，根据所述前盾水平偏移量和所述中盾水平偏移量得到盾构水平偏移量；
18、根据所述前盾竖直偏移量和所述中盾竖直偏移量得到盾构竖直偏移量。
19、在一些实施例中，所述盾构水平偏移量为：
20、
21、所述盾构竖直偏移量为：
22、
23、其中，ux1为前盾水平偏移量、uy1为前盾竖直偏移量，ux2为中盾水平偏移量、uy2为中盾竖直偏移量。
24、在一些实施例中，所述根据所述盾构水平偏移量和所述盾构竖直偏移量计算得到盾构水平向右偏移、竖直向上偏移以及竖直向下偏移引起的地层径向变形增量，包括：
25、根据隧道位置方向角和所述盾构水平偏移量计算得到盾构水平向右偏移引起的地层径向变形增量；
26、根据所述隧道位置方向角和所述盾构竖直偏移量计算得到盾构竖直向上偏移以及竖直向下偏移引起的地层径向变形增量。
27、在一些实施例中，所述根据所述隧道地层径向刚度和所述地层径向变形增量计算盾构水平向右偏移、竖直向上偏移和竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值，包括：
28、根据所述隧道地层径向刚度和盾构水平向右偏移引起的地层径向变形增量计算盾构水平向右偏移引起的隧道附加土压力值；
29、根据所述隧道地层径向刚度和盾构竖直向上偏移引起的地层径向变形增量计算竖直向上偏移引起的隧道附加土压力值；
30、根据所述隧道地层径向刚度和盾构竖直向下偏移引起的地层径向变形增量计算竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值。
31、在一些实施例中，所述基于叠加公式以及所述盾构水平向右偏移、盾构竖直向上偏移和盾构竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值，求解盾构朝任意方向偏移引起的隧道附加土压力值，包括：
32、获取盾构偏移方向角；
33、基于叠加公式根据所述盾构偏移方向角和所述盾构水平向右偏移、盾构竖直向上偏移引起的隧道附加土压力值，求解盾构在第一角度范围内偏移引起的隧道附加土压力值；
34、基于叠加公式根据所述盾构偏移方向角和所述盾构水平向右偏移、盾构竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值，求解盾构在第二角度范围内偏移引起的隧道附加土压力值。
35、在一些实施例中，所述第一角度范围为0°＜φ＜90°，所述第二角度范围为-90°＜φ＜0°；其中，φ为盾构偏移方向角，从隧道中心水平向右开始，以逆时针为正。
36、本发明提供了一种盾构姿态偏移引起软土地层盾构隧道附加土压力计算方法，包括：设盾构隧道处于均匀、各向同性的无限弹性地层中；分别计算所述盾构隧道的盾构水平向右偏移、盾构竖直向上偏移和盾构竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值；基于叠加公式以及所述盾构水平向右偏移、盾构竖直向上偏移和盾构竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值，求解盾构朝任意方向偏移引起的隧道附加土压力值。本发明中计算盾构水平向右、竖直向上和竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值，用叠加公式求解盾构朝任意方向偏移引起的隧道附加土压力值。在考虑盾构隧道施工过程中盾构掘进姿态偏移对隧道周围地层应力释放路径影响的基础上，推导了盾构姿态偏移引起隧道附加土压力的计算方法，考虑了其在不同地层条件、隧道埋深、盾构姿态偏移量下的适应性，通过叠加公式，由盾构水平、竖直两方向偏移引起的附加土压力计算盾构沿任意方向偏移引起的附加土压力，从而缩短计算时间，提高设计效率。
1.一种盾构姿态偏移引起软土地层盾构隧道附加土压力计算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别计算所述盾构隧道的盾构水平向右偏移、盾构竖直向上偏移和盾构竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值，包括：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述刚度公式为：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述地层条件包括砂土地层和黏土地层；对于所述砂土地层，r3＝2r1·2×103；对于所述黏土地层，r3＝2r1·5×104。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取盾构水平偏移量和盾构竖直偏移量，包括：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述盾构水平偏移量为：
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述盾构水平偏移量和所述盾构竖直偏移量计算得到盾构水平向右偏移、竖直向上偏移以及竖直向下偏移引起的地层径向变形增量，包括：
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述隧道地层径向刚度和所述地层径向变形增量计算盾构水平向右偏移、竖直向上偏移和竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值，包括：
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述基于叠加公式以及所述盾构水平向右偏移、盾构竖直向上偏移和盾构竖直向下偏移引起的隧道附加土压力值，求解盾构朝任意方向偏移引起的隧道附加土压力值，包括：
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一角度范围为0°＜φ＜90°，所述第二角度范围为-90°＜φ＜0°；其中，φ为盾构偏移方向角，从隧道中心水平向右开始，以逆时针为正。
