中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司郭永发获国家专利权
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龙图腾网获悉中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司申请的专利临近隧道高压气囊暴突风险动态预测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:CN121637644B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-05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:202610155089.1,技术领域涉及:G06F30/13;该发明授权临近隧道高压气囊暴突风险动态预测方法及系统是由郭永发;李传琳;李贵民;杨昌宇;殷洪波;舒鸿燚;苏培东;赵宇;刘松亮;田四明;巩江峰;袁云洪;全斐;张林;姚贺冬;杨进京;丁文云设计研发完成,并于2026-02-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本临近隧道高压气囊暴突风险动态预测方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提供了一种临近隧道高压气囊暴突风险动态预测方法及系统,步骤包括:1通过地质雷达、钻孔测压、室内三轴试验等获取气囊参数压力、等效半径、岩体参数强度参数、衰减系数及工程参数岩壁厚度、支护强度;2基于隧道收敛位移推算等效塑性应变,结合衰减模型更新围岩强度,计算岩壁抗破坏能力与气囊破坏力,得到暴突风险指数R;3按R划分低R≥1.5、中1.0≤R1.5、高0.5≤R1.0、极高R0.5风险等级,输出预警及处置措施。本发明解决非煤系地层气囊预测空白,实现动态量化预测,提升施工安全,缩短工期,适用于深长隧道、大埋深地下工程。
本发明授权临近隧道高压气囊暴突风险动态预测方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种临近隧道高压气囊暴突风险动态预测方法,其特征在于,包括以下步骤: Step1.参数获取阶段:获取气囊参数、岩体参数及工程参数; 所述气囊参数包括气囊内气体的压力Pg和等效半径Rg; 所述岩体参数包括岩体的初始强度参数、残余强度参数、弹性模量E、泊松比ν和衰减系数;所述岩体的初始强度参数包括内聚力c0、内摩擦角φ0,所述残余强度参数包括内聚力cr、内摩擦角φr,所述衰减系数包括α、β; 所述工程参数包括隧道与气囊之间岩壁的初始厚度D0、隧道开挖断面等效半径Rtun、开挖后时间t、支护强度σsup及地应力,所述地应力包括竖向地应力σv、水平地应力σh; Step2.实时分析阶段: Step201.岩壁稳定性计算:基于现场监测的隧道收敛位移u,通过经验关系=k×uRtun计算隧道与气囊之间岩壁的等效塑性应变,所述k为经验系数; Step202.围岩强度动态更新:根据Step201计算的等效塑性应变,结合岩体强度衰减模型实时更新岩壁当前的内聚力ct和内摩擦角φt;所述衰减模型为: ct=c0-c0-cr×1-e^-α, φt=φ0-φ0-φr×1-e^-β; Step203.岩壁抵抗破坏能力计算:基于摩尔-库仑准则,通过公式Rs=K1×ct×Dt×K2+K2×σn×Dt×tanφt计算岩壁抵抗破坏的能力Rs;所述Dt为当前岩壁厚度,Dt=D0-×D0;所述K1、K2为与潜在滑裂面形状相关的几何系数,滑裂面为平面时K1=1.0、K2=0.8,滑裂面为圆弧面时K1=1.2、K2=1.0;所述σn为滑裂面上的平均正应力,σn=σh×cos²θ+σv×sin²θ+σsup,θ为隧道开挖轮廓线与高压气囊边缘线最近位置的水平夹角; Step204.高压气囊破坏力计算:通过公式Fgas=Pg×Hg×b计算高压气囊破坏力Fgas;所述Hg为高压气囊在临近隧道侧的有效投影高度,通过三维建模测量获取;所述b为最不利截面处气囊在推力方向上的单位高度,取1m; Step205.暴突风险指数计算:通过公式R=RsFgas计算暴突风险指数R; Step3.风险预警与后果评估:根据所述暴突风险指数R划分风险等级,并对应输出预警信息及处置措施。
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