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[发明专利]一种深层大型地下结构建造方法-CN202311174440.4在审
发明人：陈仁朋;吴怀娜;郭德赛;刘源;孟凡衍;程红战 -专利权人：湖南大学
申请日： 2023-09-13 - 公布日： 2023-10-20 - 主分类号： E21D13/02 文献下载
摘要：本申请公开了一种深层大型地下结构建造方法，包括：通过超深竖井施作沿第一方向延伸的第一隧道；通过异形盾构机自所述第一隧道施作多条沿第二方向延伸且并列间隔设置的第二隧道，并在所述第二隧道内形成若干独立的初期支护；通过压力可控的地层加固和冻结技术稳定相邻的所述第二隧道之间的地层和地下水，进而分步拆除初期支护的相邻侧的管片，并扩挖施作连接结构，与此同时施作内部二次结构，初期支护及二次结构协同受力，共同构成深层大型地下结构。本申请填补了深层大型地下结构建筑技术领域的空白，能够减少施工过程中因为大面积开挖卸荷极易引发地层过大变形、渗透破坏，导致失稳坍塌等灾难性事故。
一种深层大型地下结构建造方法

[发明专利]一种盾构隧道结构变形恢复方法及系统-CN202311029334.7在审
发明人：吴怀娜;陈涛;陈仁朋;孟凡衍;冯东林;杨思齐;程红战 -专利权人：湖南大学
申请日： 2023-08-16 - 公布日： 2023-09-22 - 主分类号： E21F17/00 文献下载
摘要：本申请公开了一种盾构隧道结构变形恢复方法及系统，方法包括：在管片内表面预埋用于固定钢绞线的螺杆；在道床预埋钢筋和钢绞线夹紧装置；将钢绞线沿环向缠绕在管片内表面上的螺杆上；使用三维激光扫描隧道变形；根据三维激光扫描隧道变形结果，安装隧道变形实时监测装置；用张拉装置张拉隧道变形较大区域的管片上的钢绞线的两端，完成盾构隧道结构变形恢复。本申请提供的方法克服了现有采用钢绞线恢复隧道仅考虑对称变形的缺点，本申请采用环向布置钢绞线，左右两侧分别用张拉装置张拉，属于永久性恢复隧道变形的方式，并且可以在不影响隧道正常运营的情况下有效的恢复隧道变形。
一种盾构隧道结构变形恢复方法系统

[发明专利]基于预制UHPC构件和磷酸镁水泥的盾构快速修复方法-CN202310677625.0有效
发明人：郭帅成;全教中;陈仁朋;张超;邓鹏;程红战;周琳林 -专利权人：湖南大学
申请日： 2023-06-09 - 公布日： 2023-09-08 - 主分类号： E21D11/00 文献下载
摘要：本申请公开了一种基于预制UHPC构件和磷酸镁水泥的盾构快速修复方法，包括：清理待修复的盾构管片，然后进行打磨处理；对待修复的盾构管片和与其临近的盾构管片的环缝、纵缝以及手孔进行封堵；考虑隧道变形对整体形状的影响，精确制备预制UHPC构件；从隧道底部开始拼装预制UHPC构件，并连接预制UHPC构件和管片混凝土；将预制UHPC构件通过错位互锚方式连接，实现预制UHPC构件的整体连接；封堵预制UHPC构件边缘与管片之间的缝隙，向预制UHPC构件和管片混凝土之间的间隙注入磷酸镁水泥，完成待修复盾构管片的修复。本申请在提高管片整体刚度的同时兼顾耐久性问题。
基于预制 uhpc 构件磷酸水泥盾构快速修复方法

[发明专利]用于囊袋注浆引起的软黏土地层盾构隧道抬升量预测方法-CN202310806109.3有效
发明人：陈仁朋;陈曈;孟凡衍;贾琪;程红战;吴怀娜;王瀚霖 -专利权人：湖南大学
申请日： 2023-07-04 - 公布日： 2023-09-05 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本申请提供一种用于囊袋注浆引起的软黏土地层盾构隧道抬升量预测方法，将隧道囊袋注浆抬升过程对土层的影响简化为囊袋扩张对土层的影响，采用源汇法计算囊袋扩张引起的土体位移，再采用两阶段法由土体位移计算得到隧道初始抬升量；考虑囊袋注浆过程中扰动隧道下卧地层土体产生的超静孔隙水压力，基于考虑土结构性损伤的软黏土柱孔扩张弹塑性解，计算囊袋扩张后隧道下卧地层土体固结沉降引起的隧道沉降量；将隧道初始抬升量与隧道沉降量叠加，得到隧道最终抬升量。本申请的预测方法对隧道注浆抬升量的预测具备更高的准确性，对现场的施工具有实际的指导意义。
用于囊袋注浆引起黏土地层盾构隧道抬升预测方法

[发明专利]基于振动响应实时识别盾构机前方地质条件的方法及系统-CN202310571895.3有效
发明人：张超;耿自恒;陈仁朋;龚杨凯;任昱豪;朱闽湘;邓鹏;程红战 -专利权人：湖南大学
申请日： 2023-05-22 - 公布日： 2023-08-18 - 主分类号： G06F18/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于振动响应实时识别盾构机前方地质条件的方法，包括通过机载振动监测设备采集盾构机掘进过程中的振动信号；采集盾构机的掘进参数；获取钻孔位置处盾构机已开挖的地质条件；构建由掘进参数、振动信号以及地质条件组成的数据库；分析数据库中掘进参数和振动信号的响应关系；根据已知地质条件进行验证，识别不同地质类别；最后采用支持向量机量化不同地质类别的分类边界。本发明通过联合盾构机的实时掘进参数与振动响应，可以有效识别当前正在开挖的地质条件。
基于振动响应实时识别盾构前方地质条件方法系统

[发明专利]一种高耐久性叠合式盾构隧道管片结构及其设计方法-CN202310367209.0在审
发明人：张称呈;吴怀娜;陈仁朋;高斌勇;杨思齐;刘源;孟凡衍;程红战 -专利权人：湖南大学
申请日： 2023-04-07 - 公布日： 2023-08-04 - 主分类号： E21D11/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种高耐久性叠合式盾构隧道管片结构及其设计方法，结构包括：外侧混凝土层、中间混凝土层、内侧混凝土层、第一螺栓孔、第二螺栓孔、钢筋笼、注浆孔；外侧混凝土层、中间混凝土层、内侧混凝土层依次叠合浇筑，且外侧混凝土层浇筑于中间混凝土层外侧；第一螺栓孔设置于中间混凝土层内，且其布置方向与隧道的纵向方向一致；第一螺栓孔用于连接沿隧道的纵向方向相邻的管片；第二螺栓孔一端贯穿内侧混凝土层，另一端贯穿管片结构的侧面；第二螺栓孔用于连接沿管片结构的环向相邻的管片；钢筋笼设置于管片结构内；注浆孔沿管片高度方向设置，贯穿整个管片结构。该管片结构具有结构性能安全可靠、施工方便、造价合理的优点。
一种耐久性叠合盾构隧道管片结构及其设计方法

[发明专利]囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统及方法-CN202310482912.6在审
发明人：孟凡衍;赵荣;陈仁朋;陈曈;杨微;刘源;吴怀娜;程红战;王瀚霖 -专利权人：湖南大学
申请日： 2023-04-28 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： E21D11/10 文献下载
摘要：本发明提供了囊袋扩张电渗法隧道沉降高效调控系统及方法，包括注浆系统、监测系统、控制系统以及数据显示及处理系统，注浆系统包括浆液装置、多个注浆管、以及对应于注浆管设置的多个可扩张囊袋结构，囊袋结构包括囊袋和覆盖在其外周且与其协同变形的若干电极和吸水材料，注浆管与浆液装置连通，且贯入土地层并嵌入囊袋中在控制系统的作用下向囊袋中注入浆液；控制系统包括电源控制系统和注浆控制系统；通过囊袋扩张避免浆液无序扩散，并通过电渗实时消散扩张引起的超孔压并加固土体，两者联合作用有效提高隧道抬升效率、降低隧道结构损伤。
扩张电渗法隧道沉降高效调控系统方法

[发明专利]一种用于盾构隧道衬砌管片更新的管片结构及其施工方法-CN202211570439.9有效
发明人：陈仁朋;杨思齐;吴怀娜;刘源;曾毅;冯东林;孟凡衍;程红战;凡猛;张称呈;高斌勇 -专利权人：湖南大学
申请日： 2022-12-08 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： E21D11/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于盾构隧道衬砌管片更新的管片结构及其施工方法，管片结构包括：钢壳、型钢骨架、辅助组件、螺栓孔、密封垫；钢壳包括中部子钢壳、第一侧子钢壳以及第二侧子钢壳；中部子钢壳、第一侧子钢壳以及第二侧子钢壳拼装形成内部有空腔的整体；钢壳整体为弧形；多个型钢骨架分别布置于中部子钢壳、第一侧子钢壳以及第二侧子钢壳内；型钢骨架的轴向方向与钢壳弧形方向一致；辅助组件布置于型钢骨架上，辅助组件用于辅助施加预应力；螺栓孔一端贯穿钢壳底面，另一端贯穿钢壳侧面；密封垫布置于钢壳侧面上。该管片结构能与相邻管片密封垫进行有效结合，保证了接缝处的防水性能。
一种用于盾构隧道衬砌管片更新结构及其施工方法

[发明专利]欠固结地层沉降引起的盾构隧道附加内力及变形确定方法-CN202310246851.3有效
发明人：唐耀明;吴怀娜;杨鑫歆;凡猛;陈仁朋;程红战;孟凡衍;许啸鹏;冯东林 -专利权人：湖南大学
申请日： 2023-03-15 - 公布日： 2023-06-27 - 主分类号： G06F30/13 文献下载
摘要：本发明属于地下工程技术领域，具体涉及一种欠固结地层沉降引起的盾构隧道附加内力及变形确定方法，包括如下步骤：S1：确定隧道及其构件的设计参数、以及地质条件信息；S2：获取欠固结地层随时域变化的沉降值，确定隧道沉降函数，并计算隧道位置地层位移值；S3：依据隧道地层位移值，确定沉降突变段隧道结构附加荷载及其所在地层的抗力荷载；S4：基于隧道沉降函数、沉降突变段隧道结构附加荷载及其所在地层的抗力荷载、以及沿隧道竖直方向向外偏移的角度，确定欠固结地层长期沉降引起的隧道沉降突变段的附加内力以及盾构隧道结构的收敛变形；所述盾构隧道结构的收敛变形包括：竖向收敛变形和水平收敛变形。
固结地层沉降引起盾构隧道附加内力变形确定方法

[发明专利]一种盾构法施工盾尾间隙及偏转角度的监测预警系统-CN202211394770.X在审
发明人：张永康;吴怀娜;罗桂军;肖超;吴耀文;刘湛;钟文京;王云龙;刘源;程红战;韩海召 -专利权人：中建五局土木工程有限公司;湖南大学
申请日： 2022-11-08 - 公布日： 2023-04-04 - 主分类号： G01B11/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种盾构法施工盾尾间隙及偏转角度的监测预警系统，其特征在于包括，监测子系统和预警子系统；所述监测子系统包括测距传感器、电源模块和数据传输模块；所述预警子系统包括数据处理模块、分级预警模块和警报装置。本发明利用传感测距技术可有效和准确的测量出盾构尾盾的最大偏转角度，且在最大偏转角度的基础上测算出能反应盾构实际工作状态的最小盾尾间隙，并通过分阶段预警充分保证了盾构施工的安全可靠和高效性。
一种盾构施工间隙偏转角度监测预警系统

[发明专利]一种闭腔薄壁超高性能混凝土盾构隧道管片-CN202211232497.0有效
发明人：陈仁朋;高斌勇;吴怀娜;刘源;孟凡衍;程红战;许啸鹏;王瀚霖 -专利权人：湖南大学
申请日： 2022-10-10 - 公布日： 2023-01-20 - 主分类号： E21D11/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种闭腔薄壁超高性能混凝土盾构隧道管片，包括：超高性能混凝土层、椭圆腔、第一螺栓孔、第二螺栓孔、注浆孔、接缝凹槽以及钢筋笼；超高性能混凝土层包括弧形上表面、弧形下表面、翼缘以及扇环侧面；超高性能混凝土层用于包裹钢筋笼；椭圆腔布设于钢筋笼内；第一螺栓孔开设于翼缘上；第二螺栓孔开设于扇环侧面上；注浆孔开设于超高性能混凝土层上；接缝凹槽布置于翼缘上，接缝凹槽用于连接相邻的隧道管片；钢筋笼嵌设于超高性能混凝土层内。从结构受力方面，设置的椭圆腔结构能够防止内部应力集中，受力性能更好，且减少了钢筋用量，大大减少了管片的重量，进而减少了管片的整体造价。
一种薄壁超高性能混凝土盾构隧道管片

[实用新型]一体式盾构隧道管片加固施工车-CN202222438710.5有效
发明人：陈仁朋;刘源;谈忠坤;阮世强;程红战;吴怀娜;杨文峰 -专利权人：湖南大学;湖南中腾土木工程技术有限公司
申请日： 2022-09-15 - 公布日： 2022-12-16 - 主分类号： E21D11/08 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种一体式盾构隧道管片加固施工车，包括凿毛设备车、机械抓手车以及驱动所述凿毛设备车和所述机械抓手车移动的动力机车，所述凿毛设备车包括第一平板车、安装于所述第一平板车上的第一机械臂以及安装于所述第一机械臂上用于在隧道内进行凿毛的凿毛头，所述凿毛头包括多个由电机驱动以进行前后往复运动的花锤；所述机械抓手车包括第二平板车、安装于所述第二平板车上的两个第二机械臂、安装于其中一个所述第二机械臂上用于吸附管片的电磁吸盘以及安装于另一个所述第二机械臂上用于钻孔的钻头。本实用新型的有益效果：实现辅以少量人工，能快速、高效的在盾构隧道管片内部支模与现浇超高性能混凝土加固层，从而达到最佳的经济效益与社会效益。
体式盾构隧道管片加固施工

[发明专利]一体式盾构隧道管片加固施工车及施工方法-CN202211119945.6在审
发明人：陈仁朋;刘源;谈忠坤;阮世强;程红战;吴怀娜;杨文峰 -专利权人：湖南大学;湖南中腾土木工程技术有限公司
申请日： 2022-09-15 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： E21D11/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种一体式盾构隧道管片加固施工车，包括凿毛设备车、机械抓手车以及驱动所述凿毛设备车和所述机械抓手车移动的动力机车，所述凿毛设备车包括第一平板车、安装于所述第一平板车上的第一机械臂以及安装于所述第一机械臂上用于在隧道内进行凿毛的凿毛头，所述凿毛头包括多个由电机驱动以进行前后往复运动的花锤；所述机械抓手车包括第二平板车、安装于所述第二平板车上的两个第二机械臂、安装于其中一个所述第二机械臂上用于吸附管片的电磁吸盘以及安装于另一个所述第二机械臂上用于钻孔的钻头。本发明还公开了一种一体式盾构隧道管片加固施工车的施工方法。本发明的有益效果：实现辅以少量人工，能快速、高效的在盾构隧道管片内部支模与现浇超高性能混凝土加固层，从而达到最佳的经济效益与社会效益。
体式盾构隧道管片加固施工方法

[发明专利]一种实时预测盾构机前方地质条件的方法-CN202210817706.1有效
发明人：张超;耿自恒;陈仁朋;邓鹏;程红战;朱闽湘;龚杨凯;任昱豪 -专利权人：湖南大学
申请日： 2022-07-13 - 公布日： 2022-11-22 - 主分类号： G06K9/62 文献下载
摘要：本发明公开了一种实时预测盾构机前方地质条件的方法，包括如下步骤：步骤一、将给定区域内固有的空间相关性作为先验信息，将盾构掘进参数作为实时信息；步骤二、通过钻孔数据标定地质条件相关性随距离的变化；步骤三、根据地质条件相关性，利用已开挖的地质条件向外插值出盾构机前方的地质条件；步骤四、利用随机森林算法通过输入盾构机实时掘进参数对前方地质条件进行预测；步骤五，插值结果以权重输出，赋予给随机森林中决策树的预测，实现融合先验信息与实时信息的盾构机前方地质条件的预测。本发明对于当前地质条件的预测不仅依赖于实时的盾构掘进参数，也考虑了前方地层与后方已开挖地层在空间中的关联特性，提升了前方地层识别的准确率。
一种实时预测盾构前方地质条件方法

[发明专利]一种基于深度学习的盾构机土舱压力空间分布预测方法-CN202210807021.9有效
发明人：张超;朱闽湘;陈仁朋;任昱豪;耿自恒;龚杨凯;邓鹏;程红战 -专利权人：湖南大学
申请日： 2022-07-11 - 公布日： 2022-10-11 - 主分类号： G06F30/13 文献下载
摘要：本发明提供一种基于深度学习的盾构机土舱压力空间分布预测方法，包括如下步骤：构建土舱压力空间分布特征函数：收集盾构过程中的施工参数和地质参数，形成数据集；构建CNN‑GRU混合模型，将数据集作为CNN‑GRU混合模型的输入，通过CNN模型提取施工参数和地质参数在过去时刻的特征向量，通过GRU模型捕捉土舱压力在过去时间尺度的关联性，将所述CNN模型和所述GRU模型的输出结果通过第三串联层，然后与当前时刻的施工参数和地质参数共同作为输入，经过第五全连接层后输出土舱压力空间分布特征函数的预测系数；采用所述土舱压力空间分布特征函数进行土舱压力的空间分布预测。本发明实现了土舱压力的空间分布预测。
一种基于深度学习盾构机土舱压力空间分布预测方法

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