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龙图腾网获悉北京市政建设集团有限责任公司申请的专利一种测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验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：CN111720167B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08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：202010468618.6，技术领域涉及：E21F17/18；该发明授权一种测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验方法是由王松;孟昭晖;郭水;李柏青;杨建辉;王建;郭奇峰;许凯;张斌;王超;王森;孟兴业;高政;高飞;谢伟东设计研发完成，并于2020-05-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验装置及方法，其中，透明观察板2与有凹槽的的模型框体1形成模型箱体；模型框体1上设有与半隧道形门3配合的半隧道形开口；抽拉槽4能通过半隧道形开口插入模型箱体中。实验时，将配置好的软硬土试样加入模型箱体内；打开半隧道形门开挖形成土槽；将抽拉槽4从半隧道形门3进入伸入土槽，在土体稳定后记录土体掌子面休止角；如此直至硬土层在掌子面不同位置的软硬土试样遍历完，根据得到的最小掌子面休止角确定出地层最为稳定时较硬土层位于掌子面的位置。本发明能很好地模拟软硬复合地层条件下隧道开挖过程，可确定在已知确定的地层条件下掌子面稳定程度。

本发明授权一种测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验方法在权利要求书中公布了：1.一种测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验方法，其特征在于：所述实验方法基于测量软硬复合地层掌子面稳定性的实验装置实现； 所述实验装置包括：模型框体（1）、透明观察板（2）、半隧道形门（3）和抽拉槽（4）；所述模型框体（1）包括底板，分别与底板三个边固定且竖向连接的第一侧板、第二侧板和后板；底板、第一侧板和第二侧板分别在各自前端设有对应的凹槽；所述透明观察板（2）的两侧分别镶嵌在第一侧板和第二侧板的凹槽里，底部镶嵌在底板的预制凹槽里，形成模型箱体；所述模型框体（1）的第一侧板和或第二侧板紧贴凹槽部分设有与所述半隧道形门（3）配合的半隧道形开口；所述半隧道形门（3）能够从所述半隧道形开口插入模型箱体；所述抽拉槽（4）为半隧道形弧形结构体，所述抽拉槽（4）能通过所述半隧道形开口插入所述模型箱体中； 所述实验方法包括： 步骤S101，将透明观察板（2）插入模型框体（1）的凹槽内并使其固定，关闭半隧道形门（3），形成模型箱体； 步骤S102，按照硬土层在掌子面的位置要求，将配置好的软硬土试样加入模型箱体内；每加入一层软硬土试样土体，则将其压实并且找平； 步骤S103，在最后一份土体压实并且找平后，静置让土体内部应力自动平衡； 步骤S104，打开半隧道形门（3），沿着半隧道形开口向内开挖，形成第一部分土槽；将抽拉槽（4）从半隧道形门（3）进入，将抽拉槽（4）向内沿着土槽伸入，伸入长度记录为第一长度； 步骤S105，随着模型箱体内的土体并行流动，流动的部分土体从抽拉槽（4）排出，从透明观察板（2）观察模型箱体内土体的掌子面变形情况与时间，在变形稳定后记录模型箱体内的土体的掌子面休止角； 步骤S106，是否到达预设的开挖长度，若否，则执行步骤S107，即继续向内开挖，形成第二部分土槽；继续将抽拉槽（4）向内沿着土槽伸入；然后返回步骤S105；若是，则执行步骤S108； 步骤S108，判断硬土层在掌子面不同位置的软硬土试样是否遍历完，若否，则执行步骤S109；若已经遍历完，则执行步骤S110； 步骤S109，清空模型箱体，选择硬土层在掌子面的下一位置配置的软硬土试样，然后返给回到步骤S101； 步骤S110，根据记录的掌子面休止角，从中选择出最小掌子面休止角，并根据最小掌子面休止角确定出地层最为稳定时较硬土层位于掌子面的位置。

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