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龙图腾网获悉中铁十四局集团有限公司;四川交通职业技术学院;中铁十四局集团第三工程有限公司申请的专利一种考虑超前支护作用效应的隧道预应力锚固层设计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：CN119475528B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-17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：202411593015.3，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种考虑超前支护作用效应的隧道预应力锚固层设计方法是由李勇胜;仁师军;陈相锋;王志龙;修鑫;吴培章;李富;范译泽;刘培鑫;吴圣智;董宇苍设计研发完成，并于2024-11-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种考虑超前支护作用效应的隧道预应力锚固层设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种考虑超前支护作用效应的隧道预应力锚固层设计方法，首先构建预应力锚固层荷载‑结构计算模型，其次采用Mohr‑Coulomb强度理论，推导极限平衡状态下预应力锚固层抗压强度计算方法，提出考虑超前支护荷载折减机制的围岩松动压力修正计算方法，最终形成隧道基于围岩松动压力的预应力锚固层支护设计方法，为隧道锚喷支护的精确设计提供了计算依据；技术方案包括以下步骤：S1、构建预应力锚固层荷载‑结构计算模型；S2、推导极限平衡状态下预应力锚固层抗压强度计算方法；S3、提出考虑超前支护荷载折减机制的围岩松动压力修正计算方法；S4、基于修正荷载计算方法，采用荷载‑结构模型，对预应力锚固层的设计参数进行计算。

本发明授权一种考虑超前支护作用效应的隧道预应力锚固层设计方法在权利要求书中公布了：1.一种考虑超前支护作用效应的隧道预应力锚固层设计方法，超前支护中的锚杆插入岩层，锚杆端部经过注浆形成预应力锚固层，其特征在于，设计方法包括以下步骤： S1、构建预应力锚固层的荷载-结构计算模型； S2、采用Mohr-Coulomb强度理论，推导极限平衡状态下所述预应力锚固层的抗压强度计算方法； S3、提出考虑所述超前支护的荷载折减机制的围岩松动压力修正计算方法； S4、基于所述围岩松动压力修正计算方法，采用所述荷载-结构计算模型对预应力锚固层的设计参数进行计算； 在S1中所述预应力锚固层的荷载-结构计算模型的建立过程中，所述预应力锚固层结构体采用梁单元模拟，所述预应力锚固层与地层的相互作用采用径向无拉弹簧模拟，墙脚处采用固端约束进行固定； 所述预应力锚固层的厚度的计算过程中需要考虑预应力锚杆的长度、垫板宽度以及锚杆的环向间距；所述预应力锚固层的厚度计算公式如下： 其中，L为预应力锚固层厚度；R为隧道半径；STb为锚杆环向间距；Lfb为预应力锚杆的自由段长度；b为锚杆垫片宽度；α为压力扩散角； 锚杆加固后围岩等效弹性模量受锚杆弹性模量与围岩弹性模量共同影响，根据面积等效原则，得到等效弹性模量E*的表达式为： 其中，Eb为锚杆弹性模量；E为围岩弹性模量；SLb为锚杆轴向间距；d为锚杆直径； 围岩等效黏聚力c*和等效内摩擦角的表达式为： 其中，λ为锚杆与围岩摩擦阻力系数；在螺纹钢锚杆支护体系中c为围岩原始黏聚力；为内摩擦角； 所述预应力锚固层的极限抗压强度安全系数计算公式如下： kbNb≤μασbbL 其中，kb为预应力锚固层的安全系数；Nb为验算截面的轴力；μ为截面的纵向弯曲系数；α为轴向力偏心影响系数；b为承载拱计算宽度；L为预应力锚固层计算高度；σb为预应力锚固层的极限抗压强度； 在S2中根据Mohr-Coulomb强度理论，围岩原有抗压强度表达式为： 其中，σ3为隧道开挖后锚杆施作前围岩应力重新调整后的最小主应力； 预应力锚杆施作后所述预应力锚固层的抗压强度的计算公式为； 其中，c*为围岩等效黏聚力；为等效内摩擦角；Fa为锚杆施加的预紧力； 若隧道采用超前管棚进行预支护时，应对围岩压力计算公式进行修正，得到修正后的围岩垂直匀布压力计算公式为： ql＝ξγha ha＝0.45×2s-1×w 其中，ql为围岩垂直匀布压力；γ为围岩重度；ha为计算围岩高度；w为宽度影响系数，w＝1+iB-5，i为B每增减1m时的围岩压力增减率；B为隧道宽度； ξ为围岩压力折减系数； 得到修正后的围岩水平压力计算公式为： e＝λql 其中，e为水平压力；λ为侧压力与垂直压力的比值。

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