[發(fā)明專(zhuān)利]泥水式盾構(gòu)掘進(jìn)中泥水劈裂現(xiàn)象的全過(guò)程監(jiān)控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811244528.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109209417B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁大軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21D9/093
• 分類(lèi)號(hào): E21D9/093;E21D9/087;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 北京集智東方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11578
• 代理人: 陳亞斌;關(guān)兆輝

1.一種泥水式盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中泥水劈裂現(xiàn)象的全過(guò)程監(jiān)控方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、在泥水式盾構(gòu)在掘進(jìn)時(shí)，采用壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)掘進(jìn)時(shí)開(kāi)挖面的泥水壓力P，以及所述泥水式盾構(gòu)泥水倉(cāng)中的泥水容量Q；在預(yù)定時(shí)間段T內(nèi)記錄若干時(shí)間點(diǎn)t₁、t₂、t₃...t_n對(duì)應(yīng)的泥水壓力P₁、P₂、P₃...P_n；并按照公式(1-1)計(jì)算出預(yù)定時(shí)間段T內(nèi)所述泥水壓力的變化率△P，所述公式(1-1)如下：

△P＝(P₁-P_n)/P₁ (1-1)；

同時(shí)，實(shí)時(shí)獲取時(shí)間點(diǎn)t₁、t₂、t₃...t_n對(duì)應(yīng)的泥水容量Q₁、Q₂、Q₃...Q_n；

若預(yù)定時(shí)間段T內(nèi)，△P≥3.6％，且同時(shí)Q_n>Q_n-1，則判定所述泥水式盾構(gòu)的開(kāi)挖面發(fā)生劈裂；

S2、若認(rèn)為所述泥水式盾構(gòu)的開(kāi)挖面發(fā)生劈裂，則按照公式(1-2)計(jì)算有效劈裂伸展壓力P_s，并根據(jù)P_s判斷發(fā)生劈裂后的裂隙是否繼續(xù)延伸，所述公式(1-2)如下：

P_s＝P-P_c (1-2)；

其中，所述P_c為抵抗劈裂持續(xù)壓力；

S3、若認(rèn)為發(fā)生劈裂后的裂隙會(huì)繼續(xù)延伸，則按照公式(2)-(3)判斷所述裂隙的延伸是否會(huì)造成泥水噴發(fā)，所述公式(2)-(3)如下：

其中，t_s為裂隙延伸至到達(dá)地表的時(shí)間；L_s為劈裂發(fā)展到地面發(fā)生口的周長(zhǎng)，φ為斜向上劈裂伸展方向與豎直方向之間的角度；q_c為劈裂伸展泥水流量；D為盾構(gòu)機(jī)直徑；b為劈裂開(kāi)展寬度；t₀為泥水壓力作用于裂隙的時(shí)間；L為刀具前端到盾殼前端的距離；V_s為泥水式盾構(gòu)的掘進(jìn)速度；

以及S4、若認(rèn)為所述裂隙會(huì)延伸至地表以造成泥水噴發(fā)，則將所述泥水式盾構(gòu)的掘進(jìn)速度V_s調(diào)整至V_s’，以及將所述泥水壓力P減少至P’；

其中，且P'≥kσ_v，k介于朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)k_a與朗肯被動(dòng)土壓力系數(shù)k_p之間，σ_v為豎向土壓力。

2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其特征在于，所述預(yù)定時(shí)間段T為30-45s。

3.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其特征在于，步驟S2中，若P_s>0，則認(rèn)為發(fā)生劈裂后的裂隙會(huì)繼續(xù)延伸。

4.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其特征在于，步驟S2中，P_c與劈裂發(fā)生處對(duì)應(yīng)的小主應(yīng)力σ₃相等。

5.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其特征在于，步驟S3中，若t_s＜t₀，則認(rèn)為泥水噴發(fā)現(xiàn)象發(fā)生。

6.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其特征在于，所述劈裂伸展泥水流量q_c在泥水黏性為24～28s的條件下，其與有效劈裂伸展壓力P_s的關(guān)系式為：其中，a₀為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)孔劈裂泥水流入面積，A為盾構(gòu)劈裂泥水流入面積；且所述劈裂發(fā)展到地面發(fā)生口的周長(zhǎng)L_s的計(jì)算公式為：