[发明专利]一种TBM掘进总推力确定方法及系统

说明书

本发明公开一种TBM掘进总推力确定方法及系统。方法包括：确定影响掘进总推力的参数；根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。采用本发明的方法或系统能够实现TBM装备掘进过程中的掘进总推力快速准确的计算。

技术领域

本发明涉及TBM掘进总推力的计算领域，特别是涉及一种TBM掘进总推力确定方法及系统。

背景技术

为加快地下空间的开发与利用，一种用于岩石地层的隧道掘进机(TBM)应运而生。其掘进总推力是一种重要的性能参数，用以保证掘进机正常前进。目前针对TBM掘进总推力的计算方法主要分为基于力学原理的理论模型与基于工程数据分析的预测。其中，在基于工程数据分析的这类研究中，存在一种基于量纲分析的计算方法，其通用性高。然而，对于在硬岩中掘进机的总推力的预测，已有基于量纲分析的研究并没有筛选出重要影响因素，从而导致模型结构复杂，不利于硬岩隧道掘进领域的实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种TBM掘进总推力确定方法及系统，能够筛选出影响TBM掘进总推力的主要参数，能够帮助TBM技术管理人员及时调整掘进总推力的大小。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种TBM掘进总推力确定方法，包括：

确定影响掘进总推力的参数，所述参数包括岩石饱和抗压强度、掘进速度、刀盘转速、岩石坚固系数、岩石抗拉强度、岩石摩擦系数、岩石内聚力和岩石纵波速度；

根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力；

根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果；

将各个无量纲量系数识别结果与对应的所述无量纲量相乘，得到掘进总推力计算模型；

根据所述掘进总推力计算模型确定TBM掘进总推力。

可选的，所述根据所述参数确定TBM掘进过程中的无量纲量和无量纲化掘进总推力，具体包括：

根据公式π₁＝η、π₃＝f、分别确定TBM掘进过程中的无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅；

根据公式确定TBM掘进过程中的无量纲化掘进总推力

其中，π₁，π₂，π₃，π₄，π₅为五个无量纲量；η为岩石坚固系数；σ_t为岩石抗拉强度，单位：kpa；σ_c为岩石饱和抗压强度，单位：kpa；f为岩石摩擦系数；c为岩石内聚力，单位：kpa；V_p为岩石纵波速度，单位：m/s；v为掘进速度，单位：m/s；ω为刀盘转速，单位：r/min；为无量纲化掘进总推力；F为掘进总推力，单位：kN。

可选的，所述根据所述无量纲量采用弹性网络算法，得到所述无量纲量的系数识别结果，具体包括：

将所述无量纲量π₁，π₂，π₃，π₄，π₅作为自变量，无量纲化掘进总推力作为因变量，利用弹性网络算法采用公式得到无量纲量的系数；