[發明專利]一種預測TBM掘進適宜性的方法

有效

• 申請號: 202010788044.0
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111852486B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 鐘果;劉云鵬;張世殊;冉從彥;吳章雷;楊靜熙;肖華波
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/11
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

本發明公開了一種比較TBM掘進適宜性的方法，包括以下步驟：S1：統計Ⅰ～Ⅲ級圍巖段卡機總長度l_III；S2：統計Ⅳ級圍巖段卡機總長度l_IV；S3：統計Ⅴ、Ⅵ級圍巖段卡機總長度l_V；S4：根據l_III、l_IV、l_V及其相對應的圍巖條件和占比進行相應的折減計算出隧道統計段TBM設備的適宜性參數Pg。本發明結論簡單，成果間易于比較：可進行同一TBM機型在不同隧道間、同一隧道不同TBM機型間的整體掘進適宜性比較。其中數值相對較小說明TBM設備在該隧道下的掘進適應性較強，反之說明設備適宜性較弱。

技術領域

本發明涉及隧道掘進領域，具體涉及一種預測TBM掘進適宜性的方法。

背景技術

在隧道施工中，除了單純的設備設計制造，對TBM設備性能的研究思路目前主要有兩大類。一種是以隧道外部環境(即隧道地質條件)的研究為主，其思路是對圍巖進行分級，以便根據不同圍巖條件確定TBM的工作環境，并進一步研究巖機的相互作用。即根據圍巖條件及設備掘進過程中的難易程度和適宜程度進行綜合考慮。最典型的是《鐵路隧道全斷面巖石掘進機法技術指南》(鐵建設[2007]106號)中P18的相關內容。此外k.Bartok于1999年在巖體質量指標Q系統分類的基礎上，提出了在TBM掘進條件下的QTBM模型，綜合考慮了巖體質量參數和TBM設備性能，適用于TBM掘進過程中對圍巖條件進行評價。

另一種是研究TBM施工效率，從理論、經驗等方面入手，根據不同的模型進行TBM實際施工效率的PR的預測，其核心理論是：AR＝PR*U。

式中：AR(advakce rate)為某段施工時間內TBM開挖隧道的平均速率，其中施工時間包括因各種原因造成的停機和掘進時間；PR(peketratiok rate)為TBM在某段有效時間內TBM開挖隧道的平均速率，有效時間僅指TBM刀盤破巖的時間；U(utilizatiok)是TBM的利用率，它是TBM有效掘進時間占某段總施工時間的百分比。

此外實際施工中，多以日進尺、月進尺等進度指標作為判斷TBM掘進效果的參考。

現有研究存在以下不足：

1、對圍巖的巖機相互作用研究，仍采用的是傳統分級的手段，造成某一隧道分段數量大，信息碎片化，難以建立特定TBM機型與開挖隧道整體適宜性的認識。

2、采用掘進效率模型進行研究，多出于預測目的，部分參數理想化，與實際情況存在偏差。

3、采用不同的TBM性能預測模型，一般參數眾多，計算過程復雜，多用于預測TBM實際掘進效率(如Sakio模型偏重于滾刀破巖機制的研究，CSM模型根據巖體結構面間距、夾角、峰值斜率及巖石破碎指數等巖機綜合指數對掘進效率進行預測等)。

4、直接按進尺等進度指標統計TBM的實際掘進效率，包含眾多人為因素(如施工組織、TBM操作水平、TBM故障處理等)的影響，難以單獨反映TBM客觀適宜隧道環境的能力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，用一種較為簡單方式，將某TBM機型在某一隧道中的掘進適宜性按相對掘進效率進行概括表達，以反映在某隧道環境下TBM特定機型的實際掘進整體適宜性。該參數以反映TBM客觀掘進適宜性為主，在避免人為因素干擾的前提下，可進行同機型不同隧道環境下、同隧道環境下不同機型間掘進適宜性的比較，并可據此對設備及施工方式進行調整和改進。

本發明通過下述技術方案實現：

一種預測TBM掘進適宜性的方法，包括以下步驟：

S1：統計Ⅰ～Ⅲ級圍巖段卡機總長度l_III；

S2：統計Ⅳ級圍巖段卡機總長度l_IV；