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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TBM变坡施工间隙引起地层应力增量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：CN114491969B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-07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：202111666069.4，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种TBM变坡施工间隙引起地层应力增量的预测方法是由李少华;黄昌富;姚铁军;赵中华;栾焕强;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TBM变坡施工间隙引起地层应力增量的预测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种TBM变坡施工间隙引起地层应力增量的预测方法，预测方法包括以下步骤：TBM沿大坡度施工路径掘进开挖隧道，基于三维源汇法理论，得到半无限体内单位体积空隙引起的空间任一点应力增量解答；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，确定TBM在掘进中产生的地层损失百分率，得到大坡度隧道的实际施工间隙；对单位体积空隙在大坡度隧道的实际施工间隙的体积域内进行积分运算，得到由大坡度隧道的实际施工间隙导致的地层应力增量。本发明的优点是：适用于土体损失间隙为三维空间工况，以沿大坡度路径掘进为例，地层损失百分率为随埋深而变化的非定值，可准确计算三维施工间隙导致周围地层应力场的变化。

本发明授权一种TBM变坡施工间隙引起地层应力增量的预测方法在权利要求书中公布了：1.一种TBM变坡施工间隙引起地层应力增量的预测方法，其特征在于，所述预测方法包括以下步骤： S1TBM沿大坡度施工路径掘进开挖隧道，基于三维源汇法理论，得到半无限体内单位体积空隙引起的空间任一点应力增量解答； 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，确定所述TBM在掘进中产生的地层损失百分率，得到所述大坡度隧道的实际施工间隙； S3对所述单位体积空隙在所述大坡度隧道的实际施工间隙的体积域内进行积分运算，得到由所述大坡度隧道的实际施工间隙导致的地层应力增量； 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处沿坐标轴x、y、z方向的位移分量： 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处沿坐标轴x、y、z方向的位移分量： 式中：r2＝[x-x02+y-y02+z+z02]12； 基于弹性力学基本方程，获得所述单位体积空隙产生的应变及应力解答： 式中：G为地层剪切模量；μ为地层泊松比； 所述单位体积空隙产生沿x轴、y轴、z轴方向的应力： 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产生的应力分量： 式中：b、c、u、t均为函数自变量；r3＝[x-u2+y-t2+z2]12； 基于叠加原理，得到所述单位体积空隙引起的任一点的应力增量： 步骤S2包括以下步骤： 建立坡度为γ的所述大坡度隧道的三维空间模型，其中，所述TBM向下掘进为正方向、向上掘进为负方向； 所述大坡度隧道的掌子面的中心O′所处埋深为h，点x0,y0,z0处的埋深hx0为： hx0＝h+x0tanγ； 点x0,y0,z0处的地层损失百分率ηx0： 式中：η为最大地层损失百分率； 沿大坡度施工路径单位长度范围内产生的三维施工空隙体积为： Vsx0＝πR2ηx0, 式中：R为TBM的开挖外径； 所述大坡度隧道的实际施工间隙为：

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