[發(fā)明專利]長距離巖石頂管摩阻力計算方法及管巖接觸狀態(tài)檢測方法

在審

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• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN111914373A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉新榮;鄧志云;陳鵬;韓亞峰;杜立兵;梁寧慧;鐘祖良;周小涵;任聯(lián)璽;嚴(yán)如
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 重慶鼎慧峰合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50236
• 代理人: 劉立烈

本發(fā)明提供了一種長距離巖石頂管摩阻力計算方法及管巖接觸狀態(tài)檢測方法，首先采集施工參數(shù)，然后根據(jù)采集到的施工參數(shù)采用不同接觸狀態(tài)對應(yīng)的摩阻力計算模型，計算出管節(jié)與圍巖處于不同接觸狀態(tài)時所受到的摩阻力。以此確定不同管巖接觸狀態(tài)下對應(yīng)的管節(jié)單位長度摩阻力閾值范圍。在實際施工過程中，可以通過檢測頂管機(jī)的頂力和機(jī)頭阻力確定頂管受的摩阻力的實測值，并根據(jù)理論計算方法得出的不同管巖接觸狀態(tài)下頂管單位長度摩阻力閾值范圍對比實測值，確定管節(jié)與圍巖的接觸狀態(tài)。彌補(bǔ)了單一計算模型不能真實反映長距離頂管工程中的管巖接觸狀態(tài)的不足，以便于在長距離巖石頂管工程中確定管節(jié)所處狀態(tài)并進(jìn)行相應(yīng)的頂力控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頂管摩阻力計算方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種長距離巖石頂管摩阻力計算方法及管巖接觸狀態(tài)檢測方法。

背景技術(shù)

作為一種非開挖技術(shù)，頂管施工具有施工效率高、安全、環(huán)保以及對交通影響小等優(yōu)點，因而越來越廣泛地應(yīng)用到工程建設(shè)中。現(xiàn)階段，隨著頂管技術(shù)越來越成熟，頂管工程已朝著超長距離、大斷面、適應(yīng)復(fù)雜地層的方向發(fā)展。

在頂管工程中，頂力是決定管節(jié)工作井結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計以及頂管機(jī)選型的決定性因素之一。準(zhǔn)確預(yù)測頂管工程頂力可有效控制工程安全與工程造價。頂力由兩部分組成，即刀盤迎面阻力以及管土側(cè)摩阻力，而對于長距離頂管工程，側(cè)摩阻力的大小對頂力起控制作用。因而，摩阻力是決定頂力的主要參數(shù)。

目前，在長距離頂管工程中，一般會通過在管節(jié)與隧道超挖間隙中注入潤滑材料減小摩阻力，如膨潤土泥漿，然而，膨潤土的注入會使得管節(jié)與圍巖之間的接觸狀態(tài)變得更為復(fù)雜。

在工程實踐中，長距離巖石頂管施工中的開挖物料會通過超挖間隙進(jìn)入管壁周圍形成沉渣，并不斷累積進(jìn)而改變管巖接觸狀態(tài)，引起管巖接觸圧力的變化，并對接觸圧力的分布造成影響。可見在計算摩阻力時需要考慮管節(jié)與圍巖之間不同接觸狀態(tài)。

但已有的摩阻力計算方法都只是采用單一的計算模型計算摩阻力，基本沒有或沒有較全面考慮膨潤土的注漿效應(yīng)，往往忽略了其浮托作用。因此，亟需一種全面考慮注漿效應(yīng)的摩阻力計算方法，以彌補(bǔ)了單一計算模型不能真實反映長距離頂管工程中的管巖接觸狀態(tài)的不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種長距離巖石頂管摩阻力計算方法及管巖接觸狀態(tài)檢測方法，采用相應(yīng)的摩阻力計算模型計算管節(jié)處于不同接觸狀態(tài)時的摩阻力，真實反映長距離施工中管節(jié)的接觸狀態(tài)。

具體技術(shù)方案如下：

第一方面，提供了一種長距離巖石頂管摩阻力計算方法，包括：

采集管節(jié)的施工參數(shù)；

基于施工參數(shù)通過相應(yīng)的摩阻力計算模型計算管節(jié)處于不同接觸狀態(tài)時所受的摩阻力。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可實現(xiàn)方式中，根據(jù)施工參數(shù)中的管節(jié)外直徑、注漿壓力、管漿摩擦系數(shù)和頂進(jìn)距離，計算管節(jié)處于懸浮狀態(tài)時所受的摩阻力。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可實現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可實現(xiàn)方式中，根據(jù)所述施工參數(shù)中的管節(jié)外直徑、管節(jié)每延米重量、每延米配重、注漿壓力、管漿摩擦系數(shù)、管巖摩擦系數(shù)、頂進(jìn)距離和管節(jié)浮力，計算管節(jié)處于頂部接觸狀態(tài)時所受的摩阻力。

結(jié)合第一方面、第一方面的第一或第二種可實現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可實現(xiàn)方式中，根據(jù)所述施工參數(shù)中的管節(jié)外直徑、管節(jié)每延米重量、每延米配重、管節(jié)外半徑、注漿壓力、管巖摩擦系數(shù)、管漿摩擦系數(shù)、頂進(jìn)距離、泥漿重度，以及液體自由液面與管節(jié)頂面之間的距離，計算管節(jié)處于底部填充狀態(tài)時，不同接觸角度所對應(yīng)的摩阻力。