盾构掘进左右转向时回转弯矩的计算方法

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。

主权项

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，$M_1=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\left[\frac{(1-\eta )E_i{h}_i{x_i}^2\tan \beta }{8(1-{{\mu }_i}^2)}\right]$式中：n表示设定的掘进面自上而下地质层数；h_i为第i层的厚度；x_i为掘进面第i层地质中心的宽度；E_i为掘进面第i层土体的弹性模量；μ_i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；η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，$M_2=\frac{\bar{E}R{L}^2\tan \beta }{3(1-{\bar{\mu }}^2)}$式中：为掘进面土体的平均弹性模量；R为刀盘半径；L为盾壳长度；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=M₁+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的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|。