(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111438409.8 (22)申请日 2021.11.30 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114462185 A (43)申请公布日 2022.05.10 (73)专利权人 中国建筑第五工程局有限公司 地址 410000 湖南省长 沙市雨花区中意 一 路158号 专利权人 青岛理工大 学 (72)发明人 彭斌　张鹏辉　罗伟庭　于英年　 姚欣鹏　于广明　谭芝文　岳强　 杜佳明　张立　 (74)专利代理 机构 青岛汇智海纳 知识产权代理 有限公司 373 35 专利代理师 王丹丹(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 119/02(2020.01) 审查员 柯东旭 (54)发明名称 隧道施工造成地表沉降槽空间形态五维演 化的预估方法 (57)摘要 本发明公开一种隧道施工造成地表沉降槽 空间形态五维演化的预估 方法， 首先对待研究区 域Peck公式的适用情况进行判断； 获得盾构刀盘 面积A， 以及隧道纵向每环开挖造成的体积损失 率η， 以及隧道横向单位长度的地层损失率Vi数 据； 然后对传统Peck公式进行修正， 得到五维空 间中Peck公式， 结合上述数据即得到地表随时间 和盾构推进的动态变化规律。 本方案以地表沉降 的五维空间效应为纲， 在地表 三维沉降槽的基础 上引入时间因素和步长因素， 建立五维空间中的 Peck公式， 使 其能在五维空间中更加精确的描 述 地表沉降槽随着施工扰动和时间过程下的动态 发展规律， 不仅解决地表沉降在动态变化规律研 究方面的不足， 也使 得地表沉降的预测更加精细 化， 结果更加精准。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 114462185 B 2022.12.06 CN 114462185 B 1.一种隧道施工造成地表沉降槽空间形态五维演化的预估方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： 步骤A、 对待研究区域Peck公式的适用情况进行判断： 1)收集待研究地区监测点的历史沉降数据， 所述沉降数据包括监测点到隧道中心线的 距离Xi， 监测点沉降数值S(x)； 2)对传统Peck公式进行变形以及最小二乘分析： 将ln S(x)和 设为回归变量进行分析， 设ln  Smax为回归后的常数项， 设 为回归后 的线性系数； 3)构建回归方程并得到回归方程的线性相关系数R： 并将第1)步中搜集的历史沉降数据lnS(Xi)， 以及监测点据隧道中心线的距离Xi带入回 归方程中， 计算出Sxx、 Sxy、 Syy； 4)令： 将回归方程数据和第1)步中的监测点数据带入， 计算 5)通过计算的Sxx、 Sxy、 Syy结果带入下式： 其中， R为线性回归方程的线性相关系数； 6)若适合用Peck公式预测地表沉降， 则进行 下一步操作： 若计算得到的|R|<0.3， 则认为此地区的沉降槽曲线与Peck公式的拟合程度低， 进而判 定为该地区的沉降不适合用Peck公式进行预测； 若计算得到的|R|＞0.8， 则认为此地区的 沉降槽曲线与Peck公式的拟合 程度高， 进 而判定为此地区适 合用Peck公式预测地表沉降； 步骤B、 获得盾构刀盘面积A， 以及隧道纵向每环开挖造成的体积损失率η， 以及隧道横 向单位长度的地层损失率Vi数据； 步骤C、 对传统Peck公式进行修正， 得到五维空间中Peck公式， 以达到精确预测时间和 步长对地表沉降影响的效果：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114462185 B 2其中： Vi单位长度土体地层损失量； Smax为地表最大下沉值； i为地表沉降槽宽度； η为隧 道纵向每环开挖造成的体积损失率； S为地表沉降值； s为隧道已开挖长度； x为地表点据隧 道中心线垂直距离即横向距离； y为地表点据计算原点沿 隧道走向距离即纵向距离； c为比 例系数， t 表示时间； A为盾构机刀盘面积； L 为步长； τ表示单位 开挖作用的时刻； 步骤D、 将步骤B中得到的数据带入五维空间Peck公式， 即得到地表随时间和盾构推进 的动态变化 规律。 2.根据权利要求1所述的隧道施工造成地表沉降槽空间形态五维演化的预估方法， 其 特征在于： 所述 步骤C中， 对Peck公式进行修 正的具体方式如下： (1)记S∞为盾构隧道 施工地表最终沉降量： 引入假设1： 地表点的下沉速度正比于该点的最终下沉量与该点的瞬时下沉量之差， 即： 引入边界条件t＝0时， S(t)＝0， 解得S(t)＝S∞(1‑e‑ct)； (2)引入假设2： 传统Peck公式所 得为地表最终沉降量， 即： 进而得： (3)验证： 当t＝0时， S(x， 0)＝0， 满足 实际情况； 当t→∞时， 满足实际情况； (4)设t＝τ 时， S处突然采出宽度 为dy， 面积为w(y)的岩石， 设此一微小开采引起的岩石 下沉dS为： 当开采宽度达 到L时， 确定推进过程中开挖的微小岩石面积： 其中， A为盾构机刀盘面积， D为盾构机刀盘直径， 则有：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114462185 B 3