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龙图腾网获悉同济大学申请的专利一种深部硬岩隧道围岩稳定性三维动态量化评价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：CN116306245B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08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：202310099494.2，技术领域涉及：G06F30/27；该发明授权一种深部硬岩隧道围岩稳定性三维动态量化评价方法是由马耀财;朱合华;蔡武强;卫向阳;苏辰龙设计研发完成，并于2023-02-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种深部硬岩隧道围岩稳定性三维动态量化评价方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种深部硬岩隧道围岩稳定性三维动态量化评价方法，涉及深部隧道围岩稳定性评估和智能建造技术领域，该方法包括：基于数字化手段和现场原位测试手段的隧道地质和围岩参数动态确定；基于GZZ三维强度准则和考虑三维复杂高地应力的破坏区应力分布快速计算；基于人工智能算法的破坏区分布形态快速定量求解方法。本发明以应力精确化控制和精细化分析为隧道设计理念，在考虑深部隧道围岩节理、裂隙、开挖扰动与围岩强度特性和力学机理的基础上，利用智能算法强大的全局寻优能力与传统分析方法高效率计算的特性，得到一种程序化流程用于计算围岩破坏区，实现了隧道掘进过程中围岩稳定性的精确化、快速化和动态化分析。

本发明授权一种深部硬岩隧道围岩稳定性三维动态量化评价方法在权利要求书中公布了：1.一种深部硬岩隧道围岩稳定性三维动态量化评价方法，其特征在于，包括如下步骤： S1：通过现场原位测试手段和数字化手段采集隧道地质和围岩的参数； S2：利用采集的参数构建基于GZZ三维岩体强度准则的隧道围岩三维力学分析模型，并给出破坏区的控制方程和目标函数； S3：封装相关参数和目标函数到人工智能算法中，并使用人工智能算法对目标函数进行求解； S4：利用封装的人工智能算法程序自动执行隧道掘进过程中参数动态更新后的稳定性评估； 所述S2具体包括如下步骤： S21：根据静力平衡条件与GZZ三维强度准则，构建获取围岩破坏区内应力分布的控制方程，其中GZZ三维强度准则表示为： ； 其中，；； S22：利用两个弹性复势函数给出围岩未破坏区域内的应力分布； S23：根据静力平衡原理给出确定破坏区的控制方程组，给出求解破坏区的目标函数； 所述S21中，围岩破坏区内应力分布通过如下步骤实现： S211：建立非关联的塑性势函数Q、表示为： ； 其中，β为反映岩体剪胀特性的体积修正系数； 根据非关联的塑性势函数Q、塑性流动法则与隧道轴向应变ez获取确定隧道面外塑性应力sz的关系式，表示为： ； 其中，dl为一正的比例因子； S212：将S211中确定隧道面外塑性应力sz的关系式代入GZZ三维强度准则，得到关于围岩垂直于隧道掘进方向的面内应力控制方程，表示为： ； 其中，；a根据隧道轴向应变ez的大小确定，当时的平面应变模型，此时a取0.5； S213：将所述控制方程结合平衡微分方程，采用滑移线法获取破坏区内围岩应力分布； 所述S22中，围岩未破坏区域内的应力分布通过如下步骤实现： S221：将围岩中破坏区的边界用一个映射函数来表示，其形式为Taylor级数，表示为： ； 其中，R和为待求的映射函数系数，且均为实数；；求解映射函数系数等价于确定了破坏区的分布形态，即将破坏区的形状和大小参数化定量表示； S222：围岩未破坏区域内的应力分布使用两个与地应力有关的复势函数表示，其形式为Taylor级数，表示为： ； ； 其中，和均为实数；40； S223：给定映射函数系数后，围岩未破坏区域内的应力分布按照以下方程给出： ； ； 其中，、、为围岩未破坏区域面内应力分量的极坐标表示； 所述S23中，破坏区的目标函数具体通过如下步骤求解： S231：根据破坏区边界上的静力平衡条件，列出方程： ； 其中，、、为围岩破坏区域面内应力分量的极坐标表示； S232：根据上述方程，构造以下矩阵： ； ； ； 其中，；；； S233：根据上述矩阵，列出求解和的线性方程组： ； 其中 ； ； ； 其中，和分别为的实部和虚部；和分别为和的实部和虚部； S234：给出求解破坏区的目标函数为： ； 其中，的单位与应力分量相同；的大小反映围岩未破坏区内的平衡条件满足程度，当的值为0时，即得到破坏区的真实解； 所述S3具体包括如下步骤： S31：将与破坏区有关隧道地质、围岩参数设置可动态赋值的已知量，将目标函数设置为人工智能算法的适应度函数； S32：将表征破坏区形状和大小的映射函数系数R，为作为设计变量，给定算法中设计变量的范围，合理设置算法参数，初始化种群，计算种群中每个个体的适应度大小； S33：基于生物遗传进化的思想，保存有利于适应环境的变异个体，不断繁殖后代获取最有利于生存的个体，得到最有利个体的最新参数，即不断逼近本发明中破坏区的形状和大小； S34：判断最新变异个体是否达到最大遗传代数或者满意精度，若是，则输出围岩破坏区的形状和大小；若否，则基于最新参数重复步骤S32-S34，直至判断结果为是为止。

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