[发明专利]隧道掘进机刀盘驱动载荷计算方法

权利要求书

1.隧道掘进机刀盘驱动载荷计算方法，其特征在于计算分为以下几个步骤：

(1)确定开挖面静止土压力F₁

所述开挖面静止土压力是指掘进界面前方土体在自然状态下由自身重力引起的土压力，由如下公式确定：

F1=πD24K0γH]]>

式中，D(m)为刀盘直径，K₀为开挖面静止土压力系数，γ(kN/m³)为土体容重，H(m)为地表至掘进机中心线埋深；

(2)确定刀盘掘进推力F₂

所述刀盘掘进推力是指掘进过程中，由刀盘挤压土体引起的，用以维持掘进机推进及开挖面稳定的推进载荷，由如下公式确定：

F2=E1-μ2δD]]>

式中，E(kPa)为土体弹性模量，μ为土体泊松比，δ(m/r)为刀盘每转切入深度；

(3)根据F₁和F₂的和确定刀盘总的驱动推力

F₁+F₂

(4)确定刀盘侧面与周围土体间的摩擦扭矩T₁

所述摩擦扭矩T₁由如下公式确定：

T₁＝π·D·t·f₁·P_m

式中，t(m)为刀盘厚度，f₁为刀盘与土体间摩擦系数，P_m(kPa)为作用在刀盘侧面上的平均土压力；

(5)确定密封舱内搅拌扭矩T₂

所述密封舱内搅拌扭矩是指刀盘后方密封舱内搅拌土体产生的扭矩，T₂由如下公式确定：

T₂＝m·πD_a·L_a·b·f₂·p_m

式中，m为搅拌棒个数，D_a(m)为搅拌棒直径，L_a(m)为搅拌棒长度；b(m)为搅拌棒与刀盘中心轴线之间的平均距离；f₂为搅拌棒与土体间摩擦系数；p_m(kPa)为密封舱平均土压力；

(6)确定刀盘掘进扭矩T₃

所述刀盘掘进扭矩是指在掘进界面上由刀盘旋转摩擦以及切削破坏土体所引起的扭转载荷，T₃由如下公式确定：

T3=Eπf1η8(1-μ2)δD2+112πηcD3]]>

式中，η为刀盘开口率，c(kPa)为土体内聚力；

(7)由所述步骤(4)、(5)和(6)将T₁、T₂、T₃之和，确定为刀盘总的驱动扭矩。