(19)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 202210937449.5 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区新 街口 街道四牌楼 2号 (72)发明人 金浩　赵晨　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 徐尔东 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种盾构隧道 道床脱空状态 识别方法 (57)摘要 本发明公开了一种盾构隧道道床脱空状态 识别方法， 包括以下步骤： 步骤一， 建立盾构隧道 与道床的数值模型； 步骤二， 根据实测的隧道沉 降、 收敛变形、 道床离缝修正数值模型； 步骤三， 通过数值模 型计算获取线路脱空数据， 形成线路 脱空信息库； 步骤四， 线路过程中， 通过日常道床 离缝巡检和/或定期隧道沉降变形检查， 并依据 脱空信息库， 对隧道脱空状态进行识别。 本发明 通过实测数据优化隧道道床数值模 型， 建立脱空 信息库， 与现有隧道监测方法结合应用， 可快速、 准确地对盾构隧道 道床的脱空状态进行识别。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115292841 A 2022.11.04 CN 115292841 A 1.一种盾构隧道 道床脱空状态 识别方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤一， 建立盾构隧道与道床的数值模型； 步骤二， 根据实测的隧道沉降、 收敛变形、 道床离缝修 正数值模型； 步骤三， 通过 数值模型计算获取线路脱空数据， 形成线路脱空信息库； 步骤四， 线路过程中， 通过日常道床离缝巡检和/或定期隧道沉降变形检查， 并依据脱 空信息库， 对隧道脱空状态进行识别。 2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道道床脱空状态识别方法， 其特征在于： 步骤一 中， 根据盾构隧道与道床的结构形式， 建立对应的数值模型； 数值模型中盾构隧道管片尺寸及拼装形式依据图纸建模， 建模时忽略隧道管片螺栓手 孔、 嵌缝、 倒角、 密封 垫槽； 道床高度依据图纸建模， 忽略道床排水 结构； 使用由内聚力本构控制的粘结单元连接盾构隧道与道床， 建立内聚力模型， 并设置以 下初始参数： 界面刚度 法向抗拉强度 切向抗拉强度 法向断裂能 切向断裂能 3.根据权利要求2所述的一种盾构隧道道床脱空状态识别方法， 其特征在于： 步骤二 中， 使用水准仪、 全站仪测得隧道沉降； 使用水准仪、 全站仪、 激光扫描仪测得隧道收敛变 形； 将所得隧道沉降与隧道收敛变形作为 边界条件带入数值模型， 计算得理论道床离缝； 使用塞尺测得实 际道床离缝， 并依据实 际道床离缝数据对数值模型进行优化， 通过修 改内聚力模型 的初始参数， 使数值模型计算所得道床离缝与实测数据相符， 经过迭代得出 符合实际隧道与道床结构的内聚力模型。 4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道道床脱空状态识别方法， 其特征在于： 步骤三 中， 利用数值模型， 计算不同隧道沉降与隧道收敛变形工况下道床脱空情况， 获取脱空数 据， 建立脱空信息库， 脱空信息库包含道床离缝 ‑脱空率包络关系的函数关系， 以及隧道沉 降、 隧道收敛变形与道床脱空率的函数关系。 5.根据权利要求 4所述的一种 盾构隧道 道床脱空状态 识别方法， 其特 征在于： 道床离缝 ‑脱空率包络关系的函数关系为： tmax＝a‑b ln(d0+c) tmin≤t≤tmax 其中， t为道床 脱空率， tmin为脱空率下限值， tmax为脱空率上限值， d0为道床离 缝， 其余为 系数； 系数利用数值计算所 得大量脱空数据， 采用回归拟合法确定 。 6.根据权利要求 4所述的一种 盾构隧道 道床脱空状态 识别方法， 其特 征在于： 隧道沉降、 隧道收敛变形与道床脱空率的函数关系为： t＝a1u+a2u2+b1v+b2v2+b3v3+b4v4 其中， t为道床脱空率， u为隧道沉降， v为隧道收敛变形， 其 余为系数； 系数利用数值计算所 得大量脱空数据， 采用回归拟合法确定 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292841 A 27.根据权利要求4所述的一种盾构隧道道床脱空状态识别方法， 其特征在于： 步骤四 中， 日常道床离缝巡检的具体方法为： 在隧道日常巡检中， 通过塞尺测得道床离缝， 依据脱 空信息库中隧道行进方向左侧道床离缝 ‑脱空率包络关系和隧道行进方向右侧道床离缝 ‑ 脱空率包络关系， 快速识别道床脱空率的上 下限值； 定期隧道沉降变形检查的具体方法为： 在隧道定期检查中， 使用水准仪、 全站仪、 激光 扫描仪测得隧道沉降与变形， 依据脱空信息库中隧道沉降、 隧道收敛变形与左侧道床脱空 率和隧道沉降、 隧道收敛变形与右侧道床脱空率的函数关系， 准确识别该线道床脱空状态。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292841 A 3