專利名稱：上下分層地質(zhì)條件下盾構(gòu)刀盤俯仰彎矩的計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于盾構(gòu)機(jī)械施工技術(shù)，具體涉及一種在某種地質(zhì)條件下預(yù)測(cè)盾構(gòu)機(jī)刀盤俯仰彎矩的計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著許多城市逐步發(fā)展地下交通建設(shè)，盾構(gòu)施工法作為一種暗挖隧道的工程方法，以其對(duì)周圍環(huán)境擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于地鐵工程施工。在絕大多數(shù)隧道工程中，開(kāi)挖面土體由于自然沉積等原因自上而下分為不同地質(zhì)層，并且由于土體的自重會(huì)引起土體壓力梯度隨著埋深的增大而逐漸加大。因此當(dāng)盾構(gòu)機(jī)在上下分層地質(zhì)中掘進(jìn)時(shí)，由于刀盤前方待開(kāi)挖土體的不均勻分布，以及沿埋深方向土體壓力梯度的逐漸增大，會(huì)引起盾構(gòu)的掘進(jìn)軌跡在深度方向發(fā)生向上或向下的偏移。為保證盾構(gòu)直線前進(jìn)，避免盾首抬起或俯下，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要給刀盤施加一個(gè)俯仰彎矩。目前，該彎矩的施加主要依靠盾構(gòu)機(jī)操縱人員的經(jīng)驗(yàn)，在掘進(jìn)過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)盾首發(fā)生偏移，立即對(duì)彎矩進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)然就存在一定的滯后。特別是在某些地質(zhì)條件變化劇烈的施工段，由于缺乏預(yù)先的調(diào)整依據(jù)， 常常會(huì)造成不必要的損失。因此，提出一種盾構(gòu)在上下分層地質(zhì)中掘進(jìn)時(shí)刀盤俯仰彎矩的計(jì)算方法，是盾構(gòu)施工領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出一種盾構(gòu)在上下分層地質(zhì)條件中掘進(jìn)時(shí)刀盤俯仰彎矩的計(jì)算方法，為盾構(gòu)施工提供有效的參數(shù)調(diào)整依據(jù)。本發(fā)明的計(jì)算方法分為以下三個(gè)步驟(1)判定開(kāi)挖面地質(zhì)情況；判定的開(kāi)挖面地質(zhì)情況包括地質(zhì)工況1和地質(zhì)工況2兩種工況1是指開(kāi)挖面分上下兩個(gè)地質(zhì)層，上層地質(zhì)覆蓋深度小于刀盤半徑，下層地質(zhì)覆蓋深度大于刀盤半徑；工況 2也是指開(kāi)挖面分上下兩個(gè)地質(zhì)層，但上層地質(zhì)覆蓋深度大于刀盤半徑，而下層地質(zhì)覆蓋深度小于刀盤半徑。(2)若屬于地質(zhì)分層工況1，則計(jì)算工況1下刀盤的俯仰彎矩M1 ；(3)若屬于地質(zhì)分層工況2，則計(jì)算工況2下刀盤的俯仰彎矩M2 ；具體計(jì)算式為
權(quán)利要求
1.上下分層地質(zhì)條件下盾構(gòu)刀盤俯仰彎矩的計(jì)算方法，其特征在于計(jì)算需要以下幾個(gè)步驟(1)判定開(kāi)挖面地質(zhì)情況；所述步驟(1)中判定的地質(zhì)情況包括兩種地質(zhì)工況1是指開(kāi)挖面分上下兩個(gè)地質(zhì)層，上層地質(zhì)覆蓋深度小于刀盤半徑，下層地質(zhì)覆蓋深度大于刀盤半徑；地質(zhì)工況2是指開(kāi)挖面分上下兩個(gè)地質(zhì)層，上層地質(zhì)覆蓋深度大于刀盤半徑，下層地質(zhì)覆蓋深度小于刀盤半徑；(2)若屬于地質(zhì)工況1，則計(jì)算工況1下刀盤的俯仰彎矩M1；
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種上下分層地質(zhì)條件下盾構(gòu)刀盤俯仰彎矩的計(jì)算方法，該方法分為三個(gè)步驟1.判定開(kāi)挖面地質(zhì)分層情況，開(kāi)挖面分為上下兩個(gè)地質(zhì)層工況1是指上層地質(zhì)覆蓋深度小于刀盤半徑；工況2是指上層地質(zhì)覆蓋深度大于刀盤半徑。其它二個(gè)步驟分別是2.若屬工況1，則計(jì)算工況1下刀盤的俯仰彎矩M1；3.若屬工況2，則計(jì)算工況2下刀盤的俯仰彎矩M2，不同工況有不同的計(jì)算公式。本發(fā)明根據(jù)地質(zhì)分層情況預(yù)先確定工程全線的俯仰彎矩控制目標(biāo)，并可隨著掘進(jìn)過(guò)程中地質(zhì)條件和操作狀態(tài)的改變隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，改善了原有控制方法的滯后性，為維持盾構(gòu)高效安全的直線前行提供科學(xué)有效的技術(shù)指導(dǎo)。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102289588SQ201110237149
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者亢一瀾, 仇巍, 張茜, 王燕群, 蔡宗熙, 黃田 申請(qǐng)人:天津大學(xué)