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龙图腾网获悉中铁十五局集团有限公司申请的专利一种大坡度隧道施工间隙导致地层变形的预测方法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：CN114417463B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28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：202111666095.7，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种大坡度隧道施工间隙导致地层变形的预测方法是由李少华;黄昌富;栾焕强;姚铁军;赵中华;田国文;张帆舸;岳粹洲设计研发完成，并于2021-12-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种大坡度隧道施工间隙导致地层变形的预测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种大坡度隧道施工间隙导致地层变形的预测方法，预测方法包括以下步骤：盾构机沿大坡度施工路径掘进开挖隧道，基于三维源汇法理论，得到半无限体内由于单位体积空隙产生的土体竖向变形；建立大坡度隧道的三维空间模型，结合大坡度隧道的施工路径，得到大坡度隧道的掌子面的实际施工间隙；对单位体积空隙在由掌子面沿大坡度隧道的施工路径所形成的体积域内进行积分运算，得到由掌子面的实际施工间隙导致的地层沉降。本发明的优点是：以三维源汇法为基础，充分考虑了大坡度隧道实际施工特点，能准确的进行地层变形预测，并为今后关于地平线非对称的地层损失导致地层变形方面的计算方法提供研究基础。

本发明授权一种大坡度隧道施工间隙导致地层变形的预测方法在权利要求书中公布了：1.一种大坡度隧道施工间隙导致地层变形的预测方法，其特征在于，所述预测方法包括以下步骤： S1盾构机沿大坡度施工路径掘进开挖隧道，基于三维源汇法理论，得到半无限体内由于单位体积空隙产生的土体竖向变形sz； S2建立大坡度隧道的三维空间模型，结合所述大坡度隧道的施工路径，得到所述大坡度隧道的掌子面的实际施工间隙Ge； S3对所述单位体积空隙在由所述掌子面沿所述大坡度隧道的施工路径所形成的体积域内进行积分运算，得到由所述掌子面的实际施工间隙Ge导致的地层沉降Sz； 步骤S1包括以下步骤： 建立三维直角坐标系，所述三维直角坐标系中的坐标原点O、x轴、y轴均位于地表，z轴竖直向下； 土体是以地表为边界，只包含其下部分的半无限体，假设土体是无边界的无限体，在无限体内点Fx0,y0,z0处的单位体积空隙引起点Px,y,z处所产生的竖向变形分量为： 式中：R1＝[x-x02+y-y02+z-z02]12； 点Fx0,y0,z0的镜像位置处设有点F′x0,y0,–z0，点F′x0,y0,–z0处的单位体积空隙引起点Px,y,z处产生的竖向变形分量为： 式中：R2＝[x-x02+y-y02+z+z02]12； 将所述单位体积空隙在地表产生的剪应力反方向作用于地表，求得点Px,y,z产生的竖向变形分量为： 式中：μ为土体泊松比；u、t均为函数自变量；c、b为积分上、下限变量； R3＝[x-u2+y-t2+z2]12； 所述半无限体内由于单位体积空隙产生的土体竖向变形sz为： 步骤S2包括以下步骤： 建立坡度为γ的大坡度隧道三维空间模型，其中，盾构机向下掘进为正方向、向上掘进为负方向； 所述掌子面的中心O′所处埋深为h，点x0,y0,z0处的埋深hx0为： hx0＝h+x0tanγ； 所述掌子面的实际施工间隙e包括盾尾间隙Vs和注浆填充Vg，分别为： Vs＝πR2-r2， Vg＝πλ1-α1-α2-α3-α4R2-r2， 式中：R、r分别为盾构机和衬砌的外径；λ为注浆率；α1为压密损耗系数；α2为土质损耗系数；α3为输送损耗系数；α4为超挖损耗系数； 由于衬砌及注浆体的重力作用，衬砌外缘及注浆液体的底部会紧靠在盾壳内缘，所述掌子面的实际施工间隙Ge为： 步骤S3包括以下步骤： 对单位体积空隙在由所述掌子面沿所述大坡度隧道的施工路径所形成的体积域内进行积分运算，所述体积域包括盾壳边界圆环沿隧道轴线行进l距离所围成的空间体积A和浆液体边界圆环沿隧道轴线行进l距离所围成的空间体积B，对空间体积A和空间体积B的积分结果做差，得到由所述掌子面的实际施工间隙Ge导致的地层沉降Sz：

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