[发明专利]复合地层情况下盾构掘进参数的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及盾构掘进参数选择技术领域，尤其涉及一种复合地层情况下盾构掘进 参数的优化方法。

背景技术

复合地层盾构掘进参数控制一直是隧道施工技术人员关心的问题。上软下硬的复 合地层掘进过程中，最大危害是由于掘进参数选择不当，上面的软土容易造成超挖，盾构开 挖面内外压力不平衡，导致地面严重沉降，甚至发生事故。所以建立复合地层中盾构掘进参 数的模型并对其进行优化，确定最优的掘进参数，对于保证复合地层下盾构施工的掘进速 度与安全具有重要的意义。

国内外的学者对盾构的掘进参数进行了相关的研究与试验。现有技术通过模型试 验和理论研究，提出了土压平衡盾构掘进的数学物理模型、各个参数间关系以及刀盘扭矩 的计算公式；张厚美等通过对土压平衡盾构掘进试验数据的分析建立了掘进参数的数学模 型；贾科通过优化掘进参数与合理配置刀具,顺利解决了盾构在极硬岩层条件下掘进施工 时由于推进参数和刀具设置不合理,造成的刀具磨损严重、换刀频繁、推进速度缓慢等影响 施工进度的问题。

由此可见，对于盾构机在复合地层情况下掘进参数的优化不仅仅关系到施工安全 的问题，还关系到施工效率、盾构机使用寿命等相关问题，因此，对于本领域技术人员来说， 开发设计一种能够根据复合地层情况模拟优化选择盾构参数的方法是当前急需解决的问 题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复合地层情况下盾构掘进参数的优化方 法，根据盾构施工过程设计正交试验模型，并对正交试验所采集的数据通过非线性回归分 析，分别建立土压平衡盾构的掘进速度模型和刀盘扭矩模型，通过解算确定了复合地层下 合理的掘进参数，对掘进参数进行优化，有效改善盾构施工安全性，延长盾构机使用寿命， 提高施工效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种复合地层情况下盾构掘 进参数的优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：盾构掘进正交试验设计，盾构掘进过程中的千斤顶推力、刀盘转速、泡沫 溶液量和泡沫浓度是可控的，因此，以千斤顶推力、刀盘转速、泡沫溶液量和泡沫浓度为主 要参数设计如下正交表：

试验编号 推力/KN 转速/r/min 泡沫溶液量/m³泡沫浓度/％ 1 24500 1.05 15 6 2 26500 1.05 11 5 1 -->3 28500 1.05 13 7 4 24500 1.15 13 5 5 26500 1.15 15 7 6 28500 1.15 11 6 7 24500 1.2 11 7 8 26500 1.2 13 6 9 28500 1.2 15 5