專利名稱：盾構掘進左右轉向時回轉彎矩的計算方法
技術領域：
本發明屬于盾構機械施工技術，具體涉及一種盾構掘進中進行左右轉向時預測其回轉彎矩的計算方法。
背景技術：
近年來，隨著許多城市大力發展地下交通建設，盾構施工法作為一種暗挖隧道方法、以其對周圍環境擾動小等優點被廣泛應用于地鐵工程施工。在盾構掘進過程中，其載荷值(推力、扭矩及彎矩等)均需隨著地質條件、掘進速度及掘進軌跡的變化實時調整。其中推力和扭矩用于驅動盾構整體向前推進以及刀盤的旋轉，而彎矩則用于控制盾構的掘進軌跡。在隧道工程中，盾構預設掘進路線在左右方向多為曲線掘進，需要通過設定并實時調整回轉彎矩實現盾構左右轉向，從而保證盾構按照預設路線掘進。目前，該回轉彎矩的施加主要依靠盾構機操縱人員的經驗，在某些地質條件變化劇烈的施工段，由于缺乏預先的調整依據，常常會使得盾構實際掘進線路與預設軌跡發生偏離，造成較大的損失。因此，提出一種盾構掘進中進行左右轉向時回轉彎矩的計算方法，是盾構施工領域亟待解決的難題。
發明內容
本發明的目的是，提出一種盾構掘進中進行左右轉向時回轉彎矩的計算方法，為盾構施工提供科學有效的參數控制依據。本發明的計算方法分為以下二個步驟(1)計算左右轉向時刀盤的回轉彎矩M1 ；(2)計算左右轉向時盾殼擠壓土體形成的回轉彎矩M2 ；具體計算式為
權利要求
1.盾構掘進左右轉向時回轉彎矩的計算方法，其特征在于具體計算分為以下二個步驟(1)計算左右轉向時刀盤的回轉彎矩M1, _ ^T(I-^)EAxi2 tan A式中n表示設定的掘進面自上而下地質層數屯為第i層的厚度(m) ;Xi為掘進面第 i層地質中心的寬度(m) 為掘進面第i層土體的彈性模量(MPa) ； μ ,為掘進面第i層土體的泊松比；β為刀盤回轉角(° )，盾構左轉時回轉角為正值，右轉時回轉角為負值；n 為刀盤開口率，(2)計算左右轉向時盾殼擠壓土體形成的回轉彎矩M2, “ ERL2 tan β式中玄為掘進面土體的平均彈性模量(MPa) ；R為刀盤半徑(m) ；L為盾殼長度(m) ；/7 為掘進面土體的平均泊松比，進行左右轉向時盾構總回轉彎矩M = M^M2,總回轉彎矩M的計算公式的結果為正值時，需要給盾構刀盤施加一個使其左轉彎矩以保證盾構按預設軌跡掘進，彎矩的大小為|M|，當M計算結果為負值時，則需要施加一個使其右轉的彎矩，彎矩的大小亦為|M|。
全文摘要
本發明提出了一種盾構掘進中進行左右轉向時回轉彎矩的計算方法，為盾構施工提供科學有效的參數控制依據。計算方法分為以下二個步驟(1)計算左右轉向時刀盤的回轉彎矩M1；(2)計算左右轉向時盾殼擠壓土體形成的回轉彎矩M2，進行左右轉向時盾構總回轉彎矩M＝M1+M2。當盾構機在上下分層地質條件中掘進時，可根據工程沿線地質分層情況及預設掘進軌跡，預先確定工程全線的回轉彎矩控制目標，并可隨著掘進過程中地質條件和操作狀態的改變隨時進行調整，改善了原有控制方法的滯后性，為維持盾構高效安全的沿預設路線掘進提供科學有效的數據依據。
文檔編號E21D9/093GK102562086SQ20121001342
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月17日 優先權日2012年1月17日
發明者亢一瀾, 張茜, 曲傳詠, 蔡宗熙 申請人:天津大學