[發明專利]上下分層地質條件下盾構刀盤正面載荷的計算方法

有效

• 申請號: 201110235394.5
• 申請日: 2011-08-18
• 公開（公告）號: CN102262712A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 張茜;亢一瀾;黃干云;蔡宗熙;曲傳詠;候振德
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

1.上下分層地質條件下盾構刀盤正面載荷的計算方法，刀盤正面載荷包括正面推力和正面扭矩兩部分，其特征在于計算需要以下幾個步驟：

(1)判定開挖面地質情況；

所述步驟(1)中判定的地質情況包括兩種：地質工況1是指開挖面分上下兩個地質層，上層地質覆蓋深度小于刀盤半徑，下層地質覆蓋深度大于刀盤半徑；地質工況2是指開挖面分上下兩個地質層，上層地質覆蓋深度大于刀盤半徑，下層地質覆蓋深度小于刀盤半徑；

(2)若屬于工況1，則計算工況1下的刀盤正面推力F₁；

F1=(1-η)[2E1δπ(1-μ12)R+K1γ1(H-R+a2)][R2arccos(R-aR)-R(R-a)2Ra-a2]]]>

+(1-η)[2E2δπ(1-μ22)R+K2γ2(H+a2)]{R2[π-arccos(R-aR)]+(R-a)2Ra-a2}+pπR2η]]>

式中：a為上層土質的覆蓋深度(m)，E₁、E₂分別為上下兩層土體的彈性模量(MPa)，μ₁，μ₂分別為上下兩層土體的泊松比，K₁、K₂分別為上下兩層土體的靜止土壓力系數，γ₁、γ₂分別為上下兩層土體的容重(kN/m³)，δ為刀盤每轉切入深度(m/r)，R為刀盤半徑(m)，η為刀盤開口率，H為地表至盾構中心軸線處埋深(m)，p為密封艙平均壓力(kPa)；

(3)計算工況1下的刀盤正面扭矩T₁；

T1=[G1f1(1-η)δ1-μ1+c1h2π+23K1γ1(H-R+a2)(1-η)f1R][R2arccos(R-aR)-R(R-a)2Ra-a2]]]>

+[G2f2(1-η)δ1-μ2+c2h2π+23K2γ2(H+a2)(1-η)f2R]{R2[π-arccos(R-aR)]+(R-a)2Ra-a2}]]>

式中：G₁、G₂分別為上下兩層土體的剪切模量(MPa)，c₁、c₂分別為上下兩層土體的粘聚力(kPa)，f₁、f₂分別為上下兩層土體與刀盤間的摩擦系數，h為刀具寬度(m)，其它參數定義同前；

(4)若屬于工況2，則計算工況2下的刀盤正面推力F₂；

F2=(1-η)[2E2δπ(1-μ22)R+K2γ2(H-a2)][R2arccos(a-RR)-R(a-R)2Ra-a2]]]>

+(1-η)[2E1δπ(1-μ12)R+K1γ1(H+R-a2)]{R2[π-arccos(a-RR)]+(a-R)2Ra-a2}+pπR2η]]>

式中參數定義同前；

(5)計算工況2下的刀盤正面扭矩T₂；

T2=[G2f2(1-η)δ1-μ2+c2h2π+23K2γ2(H-a2)(1-η)f2R][R2arccos(a-RR)-R(a-R)2Ra-a2]]]>

+[G1f1(1-η)δ1-μ1+c1h2π+23K1γ1(H+R-a2)(1-η)f1R]{R2[π-arccos(a-RR)]+(a-R)2Ra-a2}]]>

式中參數定義同前。