专利名称：盾构掘进左右转向时回转弯矩的计算方法
技术领域：
本发明属于盾构机械施工技术，具体涉及一种盾构掘进中进行左右转向时预测其回转弯矩的计算方法。
背景技术：
近年来，随着许多城市大力发展地下交通建设，盾构施工法作为一种暗挖隧道方法、以其对周围环境扰动小等优点被广泛应用于地铁工程施工。在盾构掘进过程中，其载荷值(推力、扭矩及弯矩等)均需随着地质条件、掘进速度及掘进轨迹的变化实时调整。其中推力和扭矩用于驱动盾构整体向前推进以及刀盘的旋转，而弯矩则用于控制盾构的掘进轨迹。在隧道工程中，盾构预设掘进路线在左右方向多为曲线掘进，需要通过设定并实时调整回转弯矩实现盾构左右转向，从而保证盾构按照预设路线掘进。目前，该回转弯矩的施加主要依靠盾构机操纵人员的经验，在某些地质条件变化剧烈的施工段，由于缺乏预先的调整依据，常常会使得盾构实际掘进线路与预设轨迹发生偏离，造成较大的损失。因此，提出一种盾构掘进中进行左右转向时回转弯矩的计算方法，是盾构施工领域亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是，提出一种盾构掘进中进行左右转向时回转弯矩的计算方法，为盾构施工提供科学有效的参数控制依据。本发明的计算方法分为以下二个步骤(1)计算左右转向时刀盘的回转弯矩M1 ；(2)计算左右转向时盾壳挤压土体形成的回转弯矩M2 ；具体计算式为
权利要求
1.盾构掘进左右转向时回转弯矩的计算方法，其特征在于具体计算分为以下二个步骤(1)计算左右转向时刀盘的回转弯矩M1, _ ^T(I-^)EAxi2 tan A式中n表示设定的掘进面自上而下地质层数屯为第i层的厚度(m) ;Xi为掘进面第 i层地质中心的宽度(m) 为掘进面第i层土体的弹性模量(MPa) ； μ ,为掘进面第i层土体的泊松比；β为刀盘回转角(° )，盾构左转时回转角为正值，右转时回转角为负值；n 为刀盘开口率，(2)计算左右转向时盾壳挤压土体形成的回转弯矩M2, “ ERL2 tan β式中玄为掘进面土体的平均弹性模量(MPa) ；R为刀盘半径(m) ；L为盾壳长度(m) ；/7 为掘进面土体的平均泊松比，进行左右转向时盾构总回转弯矩M = M^M2,总回转弯矩M的计算公式的结果为正值时，需要给盾构刀盘施加一个使其左转弯矩以保证盾构按预设轨迹掘进，弯矩的大小为|M|，当M计算结果为负值时，则需要施加一个使其右转的弯矩，弯矩的大小亦为|M|。
全文摘要
本发明提出了一种盾构掘进中进行左右转向时回转弯矩的计算方法，为盾构施工提供科学有效的参数控制依据。计算方法分为以下二个步骤(1)计算左右转向时刀盘的回转弯矩M1；(2)计算左右转向时盾壳挤压土体形成的回转弯矩M2，进行左右转向时盾构总回转弯矩M＝M1+M2。当盾构机在上下分层地质条件中掘进时，可根据工程沿线地质分层情况及预设掘进轨迹，预先确定工程全线的回转弯矩控制目标，并可随着掘进过程中地质条件和操作状态的改变随时进行调整，改善了原有控制方法的滞后性，为维持盾构高效安全的沿预设路线掘进提供科学有效的数据依据。
文档编号E21D9/093GK102562086SQ20121001342
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者亢一澜, 张茜, 曲传咏, 蔡宗熙 申请人:天津大学