[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

技術領域

本發明屬于盾構機械施工技術，具體涉及一種在某種地質條件下預測盾構機刀盤正面載荷的計算方法。

背景技術

近年來，隨著許多城市逐步發展地下交通建設，盾構施工法作為一種暗挖隧道的工程方法，以其對周圍環境擾動小等優點被越來越廣泛的應用于地鐵工程施工。眾所周知，盾構掘進是一個多因素耦合影響的復雜施工過程，刀盤與前方待開挖土體間不斷發生切削、擠壓、摩擦等相互作用，因此盾構刀盤正面載荷是盾構設計及施工過程中的重要參數。但由于盾構施工是一種暗挖工法，掘進過程中刀盤正面始終包圍在巖土中，位置隱蔽，條件惡劣，難以實現載荷的直接測量。目前已有的盾構刀盤載荷相關計算方法只考慮了單一地質條件，而在絕大多數實際隧道工程中，刀盤前方待開挖土體自上而下分為不同地質層，按現有方法確定載荷誤差較大。因此，提出一種分層地質條件下盾構刀盤正面載荷的計算方法，具有較大的實用價值，同時也是本行業之急需。

發明內容

本發明的目的是，提出一種盾構在上下分層地質條件下掘進時刀盤正面載荷的計算方法，為刀盤設計及施工參數調整提供更為準確的依據。

盾構刀盤正面載荷包括推力和扭矩，本發明的計算方法分為以下五個步驟：

(1)判定開挖面地質情況；

判定的開挖面地質情況包括地質工況1和地質工況2兩種：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；工況2也是指開挖面分上下兩個地質層，但上層地質覆蓋深度大于刀盤半徑，而下層地質覆蓋深度小于刀盤半徑。

(2)若屬于地質工況1，則計算工況1下的刀盤正面推力F₁；

(3)計算地質工況1下的刀盤正面扭矩T₁；

(4)若屬于地質工況2，則計算工況2下的刀盤正面推力F₂；

(5)計算地質工況2下的刀盤正面扭矩T₂；

其中所述步驟(2)中工況1的刀盤正面推力F₁計算公式為：

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