曲面型土压平衡盾构刀盘正面扭矩的计算方法

摘要

本发明公开了一种曲面型土压平衡盾构刀盘正面扭矩的计算方法，具体分为以下四个步骤：计算掘进界面静土压引起的摩擦扭矩T₁；计算刀盘掘进引起的摩擦扭矩T₂；计算刀具切土扭矩T₃；最后出计算刀盘正面扭矩为T＝T₁+T₂+T₃。由此可计算出整个工程中曲面型土压平衡盾构在不同地质条件和掘进速度下所需的刀盘正面扭矩值。由于综合考虑了地质条件、掘进速度、刀盘几何构型等核心因素的影响，因而计算结果准确可靠。而且能随时根据地质条件与掘进速度的改变灵活调整扭矩参数，为曲面型土压平衡盾构刀盘设计以及施工过程中扭矩参数的设定与实时调整提供了可靠的数据依据。

主权项

曲面型土压平衡盾构刀盘正面扭矩的计算方法，其特征是：所述计算方法分为以下四个步骤：(1)计算掘进界面静土压引起的摩擦扭矩T₁：$T_1=(1-\eta ){\mathrm{fK}}_0{\mathrm{\gamma \rho }}^3[\pi H(arcsin\frac{R}{\rho }-\frac{R}{\rho }\lambda )-\frac{\rho }{3}(2+\lambda ){(1-\lambda )}^2]$式中：η为刀盘开口率，R为刀盘半径，ρ为刀盘曲率，λ为刀盘形状影响系数，通过计算，K₀为掘进界面静止土压力系数，γ为土体容重，H为地表至盾构机中心线埋深，f为刀盘与土体间摩擦系数；(2)计算刀盘掘进引起的摩擦扭矩T₂：$T_2=\frac{\pi f(1-\eta ){\mathrm{E\rho }}^2\delta }{1-{\mu }^2}\left(\frac{1-\lambda }{\lambda }\right)$式中：E为土体弹性模量，μ为土体泊松比，δ为刀盘每转切入深度；(3)计算刀具切土扭矩T₃：式中：p_m为土仓压力，c为土体内聚力，为土体内摩擦角；(4)计算刀盘正面扭矩为T＝T₁+T₂+T₃。