[发明专利]盾构纠偏力矩的预测方法及系统

说明书

本发明涉及一种盾构纠偏力矩的预测方法及系统，该方法包括如下步骤：施工中，实时获取千斤顶实际力矩值和千斤顶实际行程差角值；利用实时获取的上述值求解出对应的千斤顶纠偏力矩与千斤顶行程差角的关系表达式；获取当前环的千斤顶行程差角预测值，将千斤顶行程差角预测值代入千斤顶纠偏力矩与千斤顶行程差角的关系表达式，得出对应的千斤顶纠偏力矩值作为当前环的千斤顶纠偏力矩预测值。本发明的纠偏力矩预测方法，采用盾构掘进施工的实时的实际参数，快速学习出千斤顶纠偏力矩与千斤顶形成差角的关系表达式，该关系表达式充分考虑了盾构切口处的土质变化的影响，给出了适应不确定土质的纠偏力矩与行程差角的关系表达式。

技术领域

本发明涉及盾构施工工程领域，特指一种盾构纠偏力矩的预测方法及系统。

背景技术

盾构法隧道施工具有安全、可靠、高效的特点，在城市地下交通建设中发挥了重要作用。隧道设计轴线(DTA)是根据地下交通工具的运营速度和站点分布确定的，成型隧道施工轴线是隧道工程重要质量考核指标之一

受土体介电常数衰减特性的影响，现有技术无法连续检测隧道施工路径的土质状态。地质勘探方一般相距20米左右在隧道路径钻探取样，然后拟合成土质分布图供设计施工参考。特别是大盾构，在同一位置盾构切口截面的土质分布一般不规则，这种隧道路径土质信息不连续、盾构截面土质分布不规则的情况反映了软土地基施工盾构切口前方土质具有不确定性的特点。

盾构司机纠偏目的是使成型隧道尽可能接近DTA。实际上，纠偏方向改变和纠偏力矩的关系与土质特性密切相关。举例说明，如果盾构切口左侧土质流动性较好而右侧土质流动性较差，在推力作用下即使盾构千斤顶左右合力矩为0，则盾构会自然向右转向。

现有纠偏做法为人工操作，通常是根据纠偏方向调节输出油压的经验试凑法，其效果取决于操作者的经验水平，容易发生决策不当而形成施工轴线震荡的问题，且由于操作者的经验能力和操作习惯的差异，会产生纠偏质量控制离散型的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种盾构纠偏力矩的预测方法及系统，解决现有的人工操作依赖操作者的经验水平容易发生决策不当而形成施工轴线震荡的问题及产生纠偏质量控制离散型的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种盾构纠偏力矩的预测方法，包括如下步骤：

盾构掘进施工的过程中，实时获取千斤顶实际力矩值和千斤顶实际行程差角值；

利用实时获取的千斤顶实际力矩值和千斤顶实际行程差角值求解出对应的千斤顶纠偏力矩与千斤顶行程差角的关系表达式；以及

获取当前环的千斤顶行程差角预测值，将所述千斤顶行程差角预测值代入所述千斤顶纠偏力矩与千斤顶行程差角的关系表达式，得出对应的千斤顶纠偏力矩值作为当前环的千斤顶纠偏力矩预测值。

本发明的纠偏力矩预测方法，采用盾构掘进施工的实时的实际参数，快速学习出千斤顶纠偏力矩与千斤顶形成差角的关系表达式，该关系表达式充分考虑了盾构切口处的土质变化的影响，给出了适应不确定土质的纠偏力矩与行程差角的关系表达式。从而在当前环施工时，能够给出当前环的千斤顶纠偏力矩预测值，且该千斤顶纠偏力矩预测值时依据盾构的实时数据计算出来的，符合盾构的实际工况，在实际盾构纠偏中发挥了指导作用，具有较好的实用性。且本发明的纠偏力矩预测方法给出了纠偏力矩的合理定量参数，是实现人工智能盾构纠偏的技术基础之一。

本发明盾构纠偏力矩的预测方法的进一步改进在于，利用实时获取的千斤顶实际力矩值和千斤顶实际行程差角求解出对应的千斤顶纠偏力矩与千斤顶行程差角的关系表达式的步骤，包括：

设定采样环数，依据所设定的采样环数的数据量建立对应的数据表；