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龙图腾网获悉中铁第四勘察设计院集团有限公司;中国铁建股份有限公司申请的专利一种大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法、介质及产品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：CN121118226B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-07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：202511681486.4，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法、介质及产品是由石林;谢俊;邓朝辉;刘国宝;王一博;安晓晓;曹文轩;董俊;王永伟;闫顺;曹珂;黄振科;毛良根;陈剑伟;陈远洲设计研发完成，并于2025-11-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法、介质及产品在说明书摘要公布了：本发明公开了一种大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法，涉及岩土工程与地下结构设计技术领域。该方法首先以洞室跨度L、拱顶矢高S和侧墙高度H为控制参数，建立参数化地质力学模型；其次，基于围岩力学特性定义以环向应变与极限应变对比为核心的稳定性临界判据；然后，通过粒子群优化算法，在预设几何约束下，以稳定性临界判据为边界条件，对参数组L,S,H进行多目标迭代寻优计算；最终，输出满足临界稳定状态且几何尺寸最优的目标参数组Lf,Sf,Hf，作为最优稳定断面解。本发明实现了断面设计的自动化与优化，能够在保证围岩自稳的前提下，寻求最经济、高效的洞室断面形状，有效克服了传统设计方法依赖经验、难以寻优的缺陷。

本发明授权一种大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法、介质及产品在权利要求书中公布了：1.一种大跨扁平型洞室最优稳定断面确定方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，以洞室跨度L、拱顶矢高S和侧墙高度H为几何控制参数，建立参数化的洞室断面地质力学模型； S2，基于围岩的力学特性，定义基于围岩力学参数的稳定性临界判据，用于量化判定所述洞室稳定性；所述稳定性临界判据具体包括： 极限应变计算：基于岩体单轴抗压强度σcm和岩体弹性模量Em，通过公式εcr=σcmEm计算极限应变εcr； 环向应变推导：根据拱顶沉降量ΔS，通过几何变形关系计算洞周环向应变ε，具体公式组为： 沉降前拱弧半径：； 沉降后拱弧半径：； 沉降前拱弧长度：； 沉降后拱弧长度：； 环向应变：； 将计算得到的ε与极限应变εcr进行比较，判定洞室是否处于临界稳定状态； S3，通过粒子群优化算法，在预设几何约束条件下，以所述稳定性临界判据为边界条件，对参数组L,S,H进行多目标迭代寻优计算；所述迭代寻优计算具体包括： 设定种群规模N、最大迭代次数G、惯性权重ω、学习因子和，生成均匀分布随机数r1,r2； 随机生成N个粒子的初始位置和速度，每个粒子的位置代表一组参数L,S,H，其初始化值满足预先定义的几何约束条件； 对每个粒子调用自动化数值模拟流程，获取其对应的洞周环向应变ε； 基于粒子适应度评估规则，更新个体最优位置和全局最优位置； 基于个体最优位置和全局最优位置，根据以下公式更新粒子速度与位置： ； ； 其中，表示第i个粒子在第k步之前的迭代中，其适应度最优的位置记录，表示整个粒子群在第k步之前的迭代中，适应度最优的粒子位置，为第k次迭代步中第i个粒子的位置，为第k次迭代步中第i个粒子的运动速度矢量； 当达到最大迭代次数G或满足收敛条件，则停止迭代； 其中，所述粒子适应度评估规则，按以下优先级规则执行： 优先选择能使洞室处于临界稳定状态的参数组，即满足； 对不满足临界状态的粒子中，优先选取值更小的粒子； 对满足临界稳定状态的粒子，按以下优先级进一步排序： 跨度L最大者最优； 当L相同时，矢高S最小者最优； 当L与S均相同时，侧墙高度H最小者最优； 基于粒子适应度评估规则，获取并更新粒子群算法中的个体最优位置和全局最优位置； S4，输出满足临界稳定状态且几何尺寸最优的目标参数组Lf,Sf,Hf，作为所述大跨扁平型洞室的最优稳定断面解。

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