[發明專利]一種基于量綱分析的盾構刀盤扭矩計算方法

有效

• 申請號: 201810034645.5
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108388689B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 張茜;周思陽;亢一瀾;蔡宗熙;侯振德
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于量綱分析的盾構刀盤扭矩計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)確定影響刀盤扭矩的參數；

2)根據所述的影響刀盤扭矩的參數分別計算主控項及無量綱化刀盤扭矩大小；

所述的主控項有3個：J₁、J₂、J₃，計算公式分別如下：

所述的無量綱化刀盤扭矩的計算公式分別如下：

式中，K₀為靜止土壓力系數；γ,單位:kN/m³，為土體容重；G,單位:kpa，為土體剪切模量；D,單位:m，為盾構直徑；p_e,單位:kpa，為土艙壓力；v,單位:m/s，為掘進速度；ω,單位:r/min，為刀盤轉速；W,單位:m，為刀盤厚度；H,單位:m為隧道埋深；T,單位:kNm，為刀盤扭矩

3)將計算得到的主控項及無量綱化刀盤扭矩進行匯總；

4)利用線性回歸方法，得到主控項的系數識別；

5)根據主控項系數識別結果，得到刀盤扭矩的計算模型。

2.根據權利要求1所述的一種基于量綱分析的盾構刀盤扭矩計算方法，其特征在于，步驟1)所述的影響刀盤扭矩的主要參數包括：刀盤扭矩T,單位:kNm；土體剪切模量G,單位:kpa；土體容重γ,單位:kN/m³；隧道埋深H,單位:m；刀盤寬度W,單位:m；掘進速度v,單位:m/s；靜止土壓力系數K₀；土艙壓力p_e,單位:kpa；盾構直徑D,單位:m；刀盤轉速ω,單位:r/min。

3.根據權利要求1所述的一種基于量綱分析的盾構刀盤扭矩計算方法，其特征在于，步驟4)包括：將3個主控項J₁、J₂、J₃作為自變量，無量綱化刀盤扭矩T作為因變量，利用線性回歸方法，得到主控項的系數β＝[β₁,β₂,β₃]^T的識別計算式如下：

上式中的矩陣J與向量含義如下：

矩陣J中第1列代表主控項J₁、矩陣J中第2列代表主控項J₂、矩陣J中第3列代表主控項J₃；矩陣J與向量的第1～n行依次對應工程數據中第1～n個樣本依據3個主控項J、J₂、J₃和無量綱化刀盤扭矩的計算公式所計算的值。

4.根據權利要求1所述的一種基于量綱分析的盾構刀盤扭矩計算方法，其特征在于，步驟5)包括：

將系數識別結果β₁、β₂、β₃與三個主控項J₁、J₂、J₃分別相乘，得到刀盤扭矩T的計算模型如下：

其中，K₀為靜止土壓力系數；γ,單位:kN/m³，為土體容重；G,單位:kpa，為土體剪切模量；D,單位:m，為盾構直徑；p_e,單位:kpa，為土艙壓力；v,單位:m/s，為掘進速度；ω,單位:r/min，為刀盤轉速；W,單位:m，為刀盤厚度；H,單位:m為隧道埋深。