1.一种盾构地中对接掘进极限支护压力计算方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤a:构建盾构对接工况下的三维力学模型;步骤b:综合考虑盾构顶部到河床表面的距离及先行盾构和后行盾构之间刀盘的间距情况,对三维力学模型进行条件分类;步骤c:基于条件分类对三维力学模型进行受力分析,建立关于对接掘进过程中总的水平作用力P的平衡方程;步骤d:求解总的水平作用力P;步骤e:考虑盾构顶部以上至卸荷拱以下深度范围土的水平作用力,基于总的水平作用力P求解作用于掌子面的水平作用力;步骤f:基于作用于掌子面的水平作用力,求解盾构对接掘进过程中极限支护压力;其中,步骤a假定后行盾构对先行盾构存在影响的距离等于开挖直径,当先行盾构和后行盾构之间刀盘的间距S>盾构开挖直径D时,把存在影响时的初始滑动面假定为半径为D的扇形结构,扇形结构的上部是长、宽等于D,深度等于2D的长方体结构,当S≤D时,盾构进入对接影响范围后由于先行盾构的存在阻断了滑动体沿着原滑动面滑动,先行盾构的存在起到对后行盾构前方土体间接支护的作用,后行盾构对接掘进前方滑动土体看作一个随着刀盘距离不断减小而体积不断减小的三棱柱体,三棱柱体斜边为后行盾构底部与先行盾构顶部连线并延长相交于初始滑动线,沿着交点作水平线相交于后行盾构刀盘开挖面的延长线,三棱柱体上方为深度随着刀盘距离不断减小而减小的长方体结构,三棱柱体的宽度为D,高度为D+h 0 ,长方体结构的长为D,宽为D,高度为2S-h 0 ,其中,θ为三棱柱体斜边与水平面的夹角, h 0 为盾构顶部上方三棱柱体的深度, 步骤e按照下述公式计算:P 1 =P-σ n ;式中:P 1 为作用于掌子面的水平作用力,σ n 为盾构顶部以上至卸荷拱以下深度范围土的水平作用力,①当0.5D≤S≤D时,其中,h 0 为盾构顶部上方三棱柱体的深度,表达式如下:②当S<0.5D时,σ n =2γDS 2 K a;步骤f中盾构对接掘进过程中极限支护压力,计算公式为:式中,p为对接掘进过程中极限支护压力,p w 为水压力,计算公式为:p w =γ w h其中,γ w 为水的重度,h为水的深度。
2.根据权利要求1所述的一种盾构地中对接掘进极限支护压力计算方法,其特征在于,步骤2中分类包括:类别1:H>2D且S<0.5D,其中,H表示盾构顶部到河床表面的距离;类别2:H>2D且0.5D≤S≤D;类别3:H>2D且S>D;类别4:H≤2D且S<0.5D;类别5:H≤2D且0.5D≤S≤D;类别6:H≤2D且S>D。
3.根据权利要求2所述的一种盾构地中对接掘进极限支护压力计算方法,其特征在于,对于类别2,P的表达式为:式中:γ为土体的浮重度,μ为土体间的摩擦力, 为土的内摩擦角,K a 为主动土压力系数,
4.根据权利要求3所述的一种盾构地中对接掘进极限支护压力计算方法,其特征在于,对于类别3和类别6,不考虑盾构顶部到河床表面的距离,P的表达式为:其中,B为等效开挖面直径,α为滑动块倾角,是刀盘前方土体滑动块斜边与水平面的夹角,β为平衡拱与挡土墙的夹角,ε为公式简化代表参数一,c为土的黏聚力,γ为土体的浮重度,P w 为水压力,σ v 为三维松动土压力,ε满足下式:
5.根据权利要求4所述的一种盾构地中对接掘进极限支护压力计算方法,其特征在于,滑动块倾角α满足下式:σ v 满足下式:其中,K 0 为静止侧压力系数,P 0 为地面荷载,z为土的深度,λ为公式简化代表参数二,满足下式:
6.根据权利要求5所述的一种盾构地中对接掘进极限支护压力计算方法,其特征在于,对于类别5,P的表达式为:其中,H为盾构顶部到河床表面的距离。
7.根据权利要求6所述的一种盾构地中对接掘进极限支护压力计算方法,其特征在于,对于类别1和类别4,P的表达式为: