[發明專利]一種盾構掘進地層參數的取值方法

有效

• 申請號: 202010421458.X
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111611705B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 吳起星;葉忠帥;胡滔;林家慰
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21D9/06;G06F119/14
• 代理公司: 廣州長星專利商標代理事務所(普通合伙) 44662
• 代理人: 梁桂萍

1.一種盾構掘進地層參數的取值方法，盾構掘進通過盾構機進行掘進，其特征在于，所述的取值方法包括以下步驟：

1)勘察數據化：

通過工程地質勘察收集不同掘進位置處鉆孔的參數值，以及收集掘進鉆孔時的地層信息與地層物理力學指標統計值，建立掘進位置與地層信息的坐標系統；以統計不同掘進位置處的地層信息與地層物理力學指標；

2)掘進線路數據化：

根據隧道設計尺寸，在統一步驟1)建立的參考坐標系下，建立盾構掘進線路方向的位置函數，以實時確定掘進斷面處的位置坐標；

3)確定地層分界線函數：

根據步驟1)收集的坐標信息，建立統一坐標系下的地層分界線的函數，判定在盾構掘進縱向斷面范圍內的地層類型，根據地層類型計算地層參數；所述地層類型包括單地層、雙地層和三地層；

所述單地層為掘進斷面內存在一類的地層，其掘進參數取值方法包括以下步驟：

(1)設盾構掘進斷面處位置坐標為(S_t，Z_t)；

(2)設距該掘進斷面最近的兩鉆孔位置坐標分別為(S_i，Z_i)、(S_i+1，Z_i+1)；

(3)設盾構掘進斷面處位置、掘進斷面最近的兩鉆孔位置所對應的地層參數值分別為f_t、f_i和f_i+1；

(4)根據掘進斷面處位置前后鉆孔的地層參數值f_i、f_i+1，依據掘進線路的位置值按插值原理計算掘進斷面處的地層參數值f_t：

2.根據權利要求1所述的一種盾構掘進地層參數的取值方法，其特征在于，所述雙地層為掘進斷面內存在二類的地層，其掘進參數取值方法包括以下步驟：

(1)首先確定地層分界線的函數，然后確定地層分界線與隧道底部與頂部的交點，當盾構掘進位置斷面與地層分界線有交點時，則判定盾構掘進斷面存在兩類地層；

(2)設地層一與地層二的分界線函數為l₁₂，分界線與隧道底部和頂部的交點為點1(S₁，Z₁)和點2(S₂，Z₂)；

(3)設s_t為盾構掘進斷面處沿隧道掘進方向的實時位置坐標值，斷面處的地層參數表征為f_t1和f_t2，根據掘進斷面處與點1和點2的關系，分別計算掘進斷面處的地層參數：

①當S_t＜S₁時，掘進斷面為單地層，可按單地層方法確定掘進斷面處地層參數；

②當S₁＜S_t＜S₂時，掘進斷面為雙地層，按插值原理分別確定掘進斷面處的地層參數：

③當S_t＞S₂時，掘進斷面為單地層，按單地層方法確定掘進斷面處地層參數。

3.根據權利要求2所述的一種盾構掘進地層參數的取值方法，其特征在于，所述三地層為掘進斷面內存在三類的地層，其掘進參數取值方法包括以下步驟：

(1)首先確定兩兩地層的分界線的函數，然后得出該函數與隧道頂面與底面的交點；

(2)設地層一與地層二的分界線函數l₁₂和地層二與地層三的分界線函數l₃₄，確定分界線與隧道底部與頂部的交點，當盾構掘進位置與兩地層分界線均有交點時，則表示盾構掘進斷面處存在三類地層；

(3)設地層一與地層二的分界線函數l₁₂與隧道底部和頂部的交點為點1(S₁，Z₁)和點2(S₂，Z₂)；地層二與地層三的分界線函數l₃₄與隧道底部和頂部的交點為點3(S₃，Z₃)和點4(S₄，Z₄)；

(4)設s_t為盾構掘進斷面處沿隧道掘進方向的實時位置坐標值，斷面處的地層參數表征為f_t1、f_t2和f_t3，根據掘進斷面處與點1、點2、點3、點4的關系，分別計算掘進斷面處的地層參數：

①當S_t＜S₁時，掘進斷面為單地層，按單地層方法確定掘進斷面處地層參數；

②當S₁＜S_t＜S₃時，掘進斷面為雙地層，按雙地層方法確定掘進斷面處地層參數；

③當S₃＜S_t＜S₂時，掘進斷面為三地層，按插值原理分別確定掘進斷面處的地層參數：

④當S₂＜S_t＜S₄時，掘進斷面為雙地層，按雙地層方法確定掘進斷面處地層參數；

⑤當S_t＞S₄時，掘進斷面為單地層，按單地層方法確定掘進斷面處地層參數。