(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111429540.8 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 福建工程学院 地址 350000 福建省福州市大 学新区学府 南路33号 (72)发明人 陈华艳　罗才松　周亦涛　王枫轩　 付朝江　詹金武　 (74)专利代理 机构 厦门原创专利事务所(普通 合伙) 35101 代理人 黄灿林 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/08(2012.01) (54)发明名称 一种隧道侵入接触带塌方分段长度预测方 法 (57)摘要 本发明公开一种隧道侵入接触带塌方分段 长度预测方法， 其包括如下步骤： 获取隧道接触 带的基础数据； 利用基础数据分别确定侵入接触 带由于土体抗剪强度提供的第一、 第二塌方抵抗 力和侵入接触带由于重力、 地下水渗流引起的塌 方力的表达式利用上述表达式求得隧道侵入接 触带塌方的分段长度。 本发明通过 获取隧道接触 带的基础数据并利用基础数据分别确定侵入接 触带由于土体抗剪强度提供的第一、 第二塌方抵 抗力和侵入接触带由于重力、 地下水渗流引起的 塌方力的表达式来明确塌方的分段长度， 使 得在 塌方发生前即可进行规模预计， 避免了灾害造成 的损失。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 114202113 A 2022.03.18 CN 114202113 A 1.一种隧道侵入接触带塌方分段长度预测方法， 其特 征在于， 其包括如下步骤： 获取隧道接触带的基础数据； 利用基础数据分别确定侵入接触带由于土体抗剪强度提供的第 一、 第二塌方抵抗力和 侵入接触带由于 重力、 地下 水渗流引起的塌方力的表达式； 利用上述表达式求得隧道侵入接触带塌方的分段长度。 2.根据权利要求1所述的一种隧道侵入接触带塌方分段长度 预测方法， 其特征在于： 所 述隧道接触带的基础数据包括侵入接触带土体的重度γ、 隧道的宽度B和一次开挖进尺L、 侵入接触带土体的粘聚力c和内摩擦角 侵入接触带地下水位至拱顶的垂直距离Z、 侵入 接触带土体的抗拉强度σt和侵入接触带土体的不 排水抗剪强度cu。 3.根据权利要求2所述的一种隧道侵入接触带塌方分段长度 预测方法， 其特征在于： 所 述侵入接触带由于 土体抗剪强度提供的第一塌方抵抗力R1的表达式为： R1＝2H(B+L)cu 其中， H为塌方的分段长度， 即为本发明 需预测的量。 4.根据权利要求2所述的一种隧道侵入接触带塌方分段长度 预测方法， 其特征在于： 所 述侵入接触带由于 土体抗剪强度提供的第二塌方抵抗力R2的表达式为： R2＝BLσt。 5.根据权利要求2所述的一种隧道侵入接触带塌方分段长度 预测方法， 其特征在于： 所 述侵入接触带由于 重力引起的塌方力G的表达式为： G＝BLHγ。 6.根据权利要求2所述的一种隧道侵入接触带塌方分段长度 预测方法， 其特征在于： 所 述侵入接触带由于 地下水渗流引起的塌方力J的表达式为： J＝(Z ‑H)γwBL， 其中， γw为地下 水的重度， 取9.8k N/m3。 7.根据权利要求2所述的一种隧道侵入接触带塌方分段长度 预测方法， 其特征在于： 所 述利用上述表达式求 得隧道侵入 接触带塌方的分段长度的步骤具体 为： 联立方程R1+R2＝G+ J， 求解得出隧道侵入接触带塌方的分段长度H 。 8.根据权利要求2所述的一种隧道侵入接触带塌方分段长度 预测方法， 其特征在于： 所 述侵入接触带土体的重度γ的获取方式具体为： 利用钻机， 在隧道顶部侵入接触带内进行 钻探取样， 将土样进行密度试验， 测试 出其密度后， 乘以重力加速度求得其重度γ。 9.根据权利要求2所述的一种隧道侵入接触带塌方分段长度 预测方法， 其特征在于： 所 述侵入接触带土体的粘聚力c和内摩擦角 的获取方式具体为： 利用钻机取回的典型土样， 利用直剪试验测得其粘聚力c和内摩擦角 所述侵入接触带土体的抗拉强度 10.根据权利要求2所述的一种隧道侵入接触带塌方分段长度预测方法， 其特征在于： 所述侵入接触带土体的不排水抗剪强度cu的获取方 式具体为： 利用十字板剪切试验测试出 侵入接触带的不 排水抗剪强度cu。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114202113 A 2一种隧道侵入接 触带塌方分段长度预测方 法 技术领域 [0001]本发明应用于基础建设领域， 具体是一种隧道侵入接触带塌方分段长度预测方 法。 背景技术 [0002]侵入接触带是 隧道施工过程中的一种不良地质现象， 在开挖过程中， 若没有及时 进行超前支护， 则可能发生塌方灾害， 这种塌方从拱顶位置开始 一直延伸至地表， 即塌方是 从下至上分段出现的， 而非一次性贯通于地表。 明确塌方的分段长度， 对于 分析塌方灾害的 冲击能量、 危害和防护等都具有重要意义。 但目前， 对于塌方的分段长度， 尚无有效方法进 行预测。 发明内容 [0003]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足， 提供一种隧道侵入接触带塌 方分段长度预测方法。 [0004]为解决上述技术问题， 本发明的一种隧道侵入接触带塌方分段长度预测方法， 其 包括如下步骤： [0005]获取隧道接触带的基础数据； [0006]利用基础数据分别确定侵入接触带由于土体抗剪强度提供的第一、 第二塌方抵抗 力和侵入接触带由于 重力、 地下 水渗流引起的塌方力的表达式； [0007]利用上述表达式求得隧道侵入接触带塌方的分段长度。 [0008]作为一种可能的实施方式， 进一步的， 所述隧道接触带的基础数据包括侵入接触 带土体的重度γ、 隧道的宽度B和一次开挖进尺L、 侵入接触带土体的粘聚力c和 内摩擦角 侵入接触带地下水位至拱顶的垂直距离Z、 侵入接触带土体的抗拉强度σt和侵入接触带 土体的不 排水抗剪强度cu。 [0009]作为一种可能的实施方式， 进一步的， 所述侵入接触带由于土体抗剪强度提供的 第一塌方抵抗力R1的表达式为： R1＝2H(B+L)cu [0010]其中， H为塌方的分段长度， 即为本发明 需预测的量。 [0011]作为一种可能的实施方式， 进一步的， 所述侵入接触带由于土体抗剪强度提供的 第二塌方抵抗力R2的表达式为： R2＝BLσt。 [0012]作为一种可能的实施方式， 进一步的， 所述侵入接触带由于重力引起的塌方力G的 表达式为： G＝BLHγ。 [0013]作为一种可能的实施方式， 进一步的， 所述侵入接触带由于地下水渗流引起的塌 方力J的表达式为： J＝(Z ‑H)γwBL， 其中， γw为地下水的重度， 取9.8k N/m3。 [0014]作为一种可能的实施方式， 进一步的， 所述利用上述表达式求得 隧道侵入接触带 塌方的分段长度的步骤具体 为： 联立方程R1+R2＝G+J， 求解得出隧道侵入 接触带塌方的分段 长度H。说　明　书 1/3 页 3 CN 114202113 A 3