[發(fā)明專利]一種基于量綱分析的盾構(gòu)刀盤扭矩計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810034645.5
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108388689B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張茜;周思陽;亢一瀾;蔡宗熙;侯振德
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 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(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于量綱分析的盾構(gòu)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(shù)；

2)根據(jù)所述的影響刀盤扭矩的參數(shù)分別計算主控項及無量綱化刀盤扭矩大??；

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(shù)；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(gòu)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(zhuǎn)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(shù)識別；

5)根據(jù)主控項系數(shù)識別結(jié)果，得到刀盤扭矩的計算模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量綱分析的盾構(gòu)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(shù)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(shù)K₀；土艙壓力p_e,單位:kpa；盾構(gòu)直徑D,單位:m；刀盤轉(zhuǎn)速ω,單位:r/min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量綱分析的盾構(gòu)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(shù)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(yīng)工程數(shù)據(jù)中第1～n個樣本依據(jù)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于量綱分析的盾構(gòu)刀盤扭矩計算方法，其特征在于，步驟5)包括：

將系數(shù)識別結(jié)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(shù)；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(gòu)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(zhuǎn)速；W,單位:m，為刀盤厚度；H,單位:m為隧道埋深。