(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 202210536641.3 (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 黄昌富　李少华　祁文睿　李建旺　 张庆军　彭元栋　焦雷　刘富强　 张扬　李求　郭俊伟　 (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) G06Q 10/04(2012.01) (54)发明名称 一种考虑开挖时效顺序的双线隧道地层沉 降预测方法 (57)摘要 一种考虑开挖时效顺序的双线隧道地层沉 降预测方法， 先运用随机介质 原理， 得到实际土 体内单位体积空隙引起空间任一点的竖向变形； 然后建立考虑开挖时效顺序的地层损失导致地 层变形模型， 分别得到先行隧道和后行隧道的岩 土体体积随时间的改变量函数； 然后建立双线隧 道模型， 基于三维积分原理， 分别推导先行隧道 和后行隧道施工期随时间变化的地层沉降计算 公式； 然后将先行隧道和后行隧道施工期随时间 变化的地层沉降叠加， 得到双 线隧道施工期的动 态地层沉降， 基于动态地层沉降计算公式对双线 隧道施工期由实际地层损失量导致的周围地层 沉降进行预测， 可准确地预测不同时刻双线隧道 地层沉降的变化及分布规律， 具有计算效率高且 可达到实时预判等优点。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115062372 A 2022.09.16 CN 115062372 A 1.一种考虑开挖时效顺序的双线隧道地层沉降预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 运用随机介质原理， 得到实际土体内单位体积空隙引起空间任一 点的竖向变形； S2、 建立考虑开挖时效顺序的地层损失导致地层变形模型， 分别得到先行隧道和后行 隧道的岩土体 体积随时间的改变量 函数； S3、 建立双线隧道模型， 基于三维积分原理， 分别推导先行隧道和后行隧道施工期随时 间变化的地层沉降计算公式； S4、 将先行隧道和后行隧道施工期随时间变化的地层沉降叠加， 得到双线隧道施工期 的动态地层沉降， 然后基于动态地层沉降计算公式对双线隧道施工期由实际地层损失量导 致的周围地层沉降进行 预测。 2.根据权利要求1所述的一种考虑开挖时效顺序的双线隧道地层沉降预测方法， 其特 征在于： 步骤S1中， 假设在无限体中点F(x0, y0, z0)处的单位体积空隙引起点P(x,  y, z) 处的竖向变形， 该 竖向变形为： ； 上式中，R(z)为单位体积间 隙在竖轴上的重要影响半径，  R(z)=(z–z0)/tanα，α为隧道 上方土体的重要影响角。 3.根据权利要求2所述的一种考虑开挖时效顺序的双线隧道地层沉降预测方法， 其特 征在于， 步骤S2具体包括以下步骤： S21、 假设在单位体积间隙影响下， 岩土体 体积改变量是时间的函数， 将其定义 为V(t)； S22、 建立空间间隙导致周围岩土体体积动态变化的模型， 引入时间t， 假设初始时刻即 t = 0时， 空间土体有一半径为Ri、 体积为Vi的球形间隙， 进而导致岩土体有朝间隙球心收缩 变形的趋势， 且假定岩土体 体积改变量与初始位置 到间隙球心的距离Ro有关； 对于以间隙中点为球心、 半径为Ro的空间球面， 将其定义为等变形球面； 在t  = ∞的最 终时刻， 等收缩球面收缩变形的体积即为初始球形间隙的体积； S23、 假设等变形球面体积的变化率为dV(t)/dt， 且与等变形球面最终 收缩变形的体积 与t时刻土体 体积改变量V(t)之差成正比， 即： ； 上式中， A为土体 变形速度系数； S24、 给定初始条件： ； 求解出先行隧道t时刻土体 体积改变量：  ； 求解出后行隧道 t时刻土体 体积改变量：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115062372 A 2 ； 上式中，t0为后行隧道滞后于先 行隧道的时间。 4.根据权利要求3所述的一种考虑开挖时效顺序的双线隧道地层沉降预测方法， 其特 征在于： 步骤S 3中， 建立双 线隧道模 型， 先行隧道和 后行隧道的纵向、 横向、 竖向间距分别为 Dx、Dy、Dz， 先行隧道和后行隧道的开挖半径分别为R1、 R2， 先行隧道和后行隧道在断面位置处 地层损失间隙均为同心圆环， 厚度分别为 Ω1、Ω2， 推导出先行隧道和后行隧道由单位体积 球形间隙引起的土体沉降sz1（t） 、 sz2（t） ： ； ； 然后基于三维积分原理， 根据 sz1（t） 、 sz2（t） 求解出先行隧道和后行隧道施工期随时间 变化的地层沉降Sz1（t） 、 Sz2（t） ： ； ； 上式中，h为先行隧道的轴线埋深。 5.根据权利要求4所述的一种考虑开挖时效顺序的双线隧道地层沉降预测方法， 其特 征在于， 步骤四中， 动态地层沉降计算公式为： 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115062372 A 3