应用于盾构机在隧道掘进过程中减少滚刀异常损坏的方法

摘要

本发明公开了一种应用于盾构机在隧道掘进过程中减少滚刀异常损坏的方法，通过采集滚刀和地层岩石的相关参数，计算得出盾构机在掘进过程中的临界最小贯入度和临界最大贯入度，进而调整盾构机在掘进过程中的推力，使其实际贯入度控制在临界最小贯入度和临界最大贯入度的取值范围之内。该方法可以根据掘进过程的岩石强度和刀具磨损情况的变化调整贯入度范围，使其控制在临界最小和最大贯入度之间，从而减少了盾构机在硬岩掘进中的滚刀异常损坏、提高了滚刀破岩效率、改进刀具设计与布置、优化掘进参数等。

主权项

一种应用于盾构机在隧道掘进过程中减少滚刀异常损坏的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集滚刀和地层岩石的相关参数，包括滚刀半径、滚刀刀尖宽度、刀尖距、刀尖压力分布系数、滚刀的额定荷载、岩石单轴抗压强度和岩石抗拉强度；(2)利用上述采集到的相关参数计算滚刀转动过程受到的总阻力矩；(3)结合上述步骤(1)、(2)获得的相关参数，根据下述公式计算出盾构机在掘进过程中的临界最小贯入度和临界最大贯入度；所述临界最小贯入度hmin的计算公式如下： h min = ( CR 2 T 99.3 ( 1 + ψ ) T f S RT σ c 2 σ t 3 ) - 1.196 , 式中：C——无量纲系数，R——滚刀半径，T——滚刀刀尖宽度，ψ——刀尖压力分布系数，S——刀尖距，σc——岩石单轴抗压强度，σt——岩石抗拉强度，Tf——滚刀转动过程受到的总阻力矩；所述临界最大贯入度hmax的计算公式如下： h max = { 0.2094 × CRT ( 1 + ψ ) F m S RT σ c 2 σ t 3 } - 2.976 , 式中：C——无量纲系数，R——滚刀半径，T——滚刀刀尖宽度，ψ——刀尖压力分布系数，S——刀尖距，σc——岩石单轴抗压强度，σt——岩石抗拉强度，Fm——滚刀的额定荷载；(4)调整盾构机在掘进过程中的推力，使其实际贯入度控制在临界最小贯入度和临界最大贯入度的取值范围之内。