(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 202210543917.0 (22)申请日 2022.05.18 (71)申请人 中铁十五局集团有限公司 地址 200000 上海市 静安区共和新路6 66号 6楼 申请人 中铁十五局集团城市轨道交通工程 有限公司 (72)发明人 李少华　杨宇友　姚铁军　李建旺　 祁文睿　张庆军　刘中欣　栾焕强　 焦雷　赵璐　刘富强　张帆舸　 赵海涛　 (74)专利代理 机构 洛阳公信知识产权事务所 (普通合伙) 41120 专利代理师 毛若鹏(51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种盾构或TBM变坡 行进过程中地层应力确 定方法 (57)摘要 一种盾构或TBM变坡 行进过程中地层应力确 定方法， 涉及隧道与地下工程技术领域， 包括如 下步骤： S1、 基于源汇法原理， 估算实际岩土体内 单位体积空隙引起空间地层任一点的应力； S2、 引入时间参数， 建立效应的地层损失导致地层变 形模型， 求解单位体积间隙导致周围岩土体体积 随时间的改变量； S3、 实施考虑时间效应的盾构 或TBM施工期由单位体积间隙引起的地层应力预 测解答； S4、 获得盾构或TBM变坡行进过程中的地 层损失变化量， 展现不同施工阶段沿不同方向的 地层应力分布 规律。 本发明以三维源汇法和基于 时间的岩 土体动态变化模型为基础， 结合实际隧 道施工路线及工况， 提供了考虑时空效应的曲线 隧道地层沉降的预测程序， 具有良好的工程应用 及超前预测优点。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115081057 A 2022.09.20 CN 115081057 A 1.一种盾构或TBM变坡行进过程中地层应力确定方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 基于源汇法原理， 估算实际岩土体内单位体积空隙引起空间地层任一 点的应力； S2、 引入时间参数， 建立效应的地层损失导致地层变形模型， 求解单位体积间 隙导致周 围岩土体 体积随时间的改变量； S3、 实施考虑时间 效应的盾构或TBM施工期由单位体积间隙引起的地层应力预测解 答； S4、 获得盾构或TBM变坡行进过程中的地层损失变化量， 得到不同施工阶段沿不同方向 的地层应力分布情况。 2.如权利要求1所述的一种盾构或TBM变坡行进过程中地层应力确定方法， 其特征在 于， 步骤S1具体包括： S11、 求解给定点F(x0,y0,z0)处的单位体积空隙引起空间地层任一点P(x,y,z)处的变 形； S12、 获取镜像位置点F ′(x0,y0,–z0)处大小相等的体积膨胀在点P(x,y,z)处引起的变 形； S13、 根据弹性力学基本方程， 得到步骤S1 1和S12产生的应 变和应力解 答； S14、 根据叠加原理， 得到实际岩土体内由于单位体积空隙产生沿x轴及y轴方向的应 力。 3.如权利要求1所述的一种盾构或TBM变坡行进过程中地层应力确定方法， 其特征在 于， 步骤S2具体包括： S21、 定义在单位体积间隙影响下， 岩土体 体积改变量V与时间t的函数为V(t)； S22、 建立考虑时间t的地层损失导 致地层变形模型： 式中： A为土体 变形速度系数； S23、 根据S2 2的公式得到岩土体 体积随时间的改变量： 给定初始条件： 进而求解出： 4.如权利要求1所述的一种盾构或TBM变坡行进过程中地层应力确定方法， 其特征在 于， 步骤S3具体包括： S31、 基于时间t的地层损失导致地层变形模型和三维源汇法， 得到考虑时间效应的盾 构或TBM施工期由单位体积间隙引起沿x轴及y轴方向的地层应力预测解 答。 5.如权利要求1所述的一种盾构或TBM变坡行进过程中地层应力确定方法， 其特征在 于， 步骤S4具体包括： S41、 定义行进轴线埋深h与x0的函数为h(x0)； h(x0)＝h+x0tanθ；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115081057 A 2式中， h为盾构或TBM开挖面到达yOz平面时的行进轴线埋深， θ为水平直线与盾构/TBM 行进轴线的夹角， x0为给定点F(x0,y0,z0)x0的值； S42、 得到不同施工阶段沿不同方向的地层应力分布情况： 式中， σx(t)为沿x方向地层应力分布， σy(t)为沿y方向地层应力分布， l为盾构或TBM变 坡行进的长度， Ω为任一 开挖断面处间隙圆环厚度。 6.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 处 理器和存 储器； 所述存储器用于存储程序， 所述处理器用于运行所述程序， 以实现权利要求1 ‑5任一项 所述的盾构或TBM变坡行进过程中地层应力确定方法。 7.一种计算机可读存储介质， 其上存储有程序， 其特征在于， 在电子设备运行所述程序 时， 实现权利要求1 ‑5任一项所述的盾构或TBM变坡行进过程中地层应力确定方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115081057 A 3