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龙图腾网获悉中南大学;中铁十四局集团有限公司申请的专利上软下硬地层小半径转弯盾构掘进姿态控制方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116201559B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310091558.4，技术领域涉及：E21D9/093；该发明授权上软下硬地层小半径转弯盾构掘进姿态控制方法及系统是由杨令航;梁尔斌;傅鹤林;张召峰;易海东;赵传明;李欢;裴鲁光;李成威;李鲒;邓皇适;胡凯巽;赵一博;姜智博设计研发完成，并于2023-02-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本上软下硬地层小半径转弯盾构掘进姿态控制方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种上软下硬地层小半径转弯盾构掘进姿态控制方法及系统，该方法先计算出始发掘进时的掘进偏角，并令盾尾处的初始俯仰角为零。然后将多个油压泵分区控制，不仅可以提供较大的偏转力矩，而且可以实现竖向力矩和水平力矩分开计算，大大减少了两者之间的相互影响。再初步估算得到竖直补偿力矩和水平偏转力矩，进而计算得到提供水平偏转力的油压差、提供竖直作用力的油压差，再综合计算得到总体油压差。每掘进一段测量间距则对掘进姿态进行测量，当掘进姿态不符合设计要求时，则测量得到此时盾尾处的偏航角和俯仰角，并重新计算出各个区域的油压差，以实现盾构姿态自动纠偏，从而可以对隧道轴线进行有效控制，同时可以提高坡度。

本发明授权上软下硬地层小半径转弯盾构掘进姿态控制方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种上软下硬地层小半径转弯盾构掘进姿态控制方法，其特征在于，包括以下内容： 设计转弯掘进曲线和测量间距并计算始发掘进时盾尾的初始偏航角，令盾尾的初始俯仰角为零；基于以下公式计算始发掘进时盾尾的初始偏航角： 其中，α0表示初始偏航角，R表示转弯半径，d表示测量间距； 对盾构机中的多个油压泵进行分区控制；所述对盾构机中的多个油压泵进行分区控制的过程具体为： 以软硬地层的分界线将盾构机中的多个油压泵分成上下两个区域，并将上半区域划分为顶部区域Y1、左上区域Y2和右上区域Y3，将下半区域划分为底部区域Y6、左下区域Y4和右下区域Y5，其中，左上区域Y2、右上区域Y3、左下区域Y4和右下区域Y5内的油压泵数量相同，顶部区域Y1和底部区域Y6的油压泵数量相同； 基于初始偏航角和初始俯仰角初步估算得到水平偏转力矩和竖直补偿力矩；竖直补偿力矩的计算公式为： 水平偏转力矩的计算公式为： 其中，Mh表示竖直补偿力矩，γ1和γ2分别表示上层土和下层土的重度，r表示盾构机机体的半径，Kp1和Kp2分别表示上层土和下层土的库伦被动土压力系数，通过进行土压力试验后查表得到，且在查表时以盾尾的俯仰角作为倾斜角，Mk表示水平偏转力矩，L表示盾构机总长，z0表示盾构机顶端的距地表深度，α表示偏转角； 基于水平偏转力矩和竖直补偿力矩计算得到各个区域油压泵之间的油压差，并采用计算得到的油压差开始进行掘进施工； 每掘进测量间距距离，利用盾构姿态测量装置检测盾构机的掘进姿态是否符合设计要求，若不符合，则测量得到此时盾尾的偏航角和俯仰角，并基于此时的偏航角和俯仰角重新计算油压差进行自动纠偏。

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