[发明专利]硬岩TBM装备掘进过程中总推力的计算方法

摘要

一种硬岩TBM装备掘进过程中总推力的计算方法，包括：1)计算硬岩TBM装备刀盘上滚刀的破岩力F₁；2)计算护盾与岩石间的摩擦力F₂；3)计算后续设备的牵引力F₃；4)计算掘进总推力：F＝F₁+F₂+F₃，式中：F为掘进总推力，单位kN。本发明对于硬岩TBM装备掘进过程中的总推力计算快速准确。由于综合考虑了地质条件、操作状态、装备结构特征等核心因素的影响，因而计算结果准确可靠。并且能随时根据地质条件与掘进速度的改变灵活调整推力参数，为硬岩TBM装备动力系统的设计以及施工过程中推力参数的设定与实时调整提供了可靠的数据依据。

主权项

1.一种硬岩TBM装备掘进过程中总推力的计算方法，其特征在于，包括如下步骤1)计算硬岩TBM装备刀盘上滚刀的破岩力F1：式中：F₁为刀盘上滚刀的破岩力，单位kN；N为刀盘上滚刀数量；T为滚刀刀尖宽度，单位mm；R为滚刀半径，单位mm；φ为滚刀与岩石接触弧度，单位rad，可通过贯入度δ，单位mm和滚刀半径R，单位mm，计算得到为岩石内摩擦角，单位rad；σ_y为原岩应力，单位MPa；σ_c为岩石单轴抗压强度，单位MPa；2)计算护盾与岩石间的摩擦力F2：F2＝μ1πDlkP式中：F2为护盾与岩石间的摩擦力，单位kN；μ1为护盾与岩石间的摩擦系数；D为刀盘直径，单位m；l为护盾长度，单位m；k为护盾接触岩石部分所占比例；P为护盾与岩石间的接触压力，单位kPa；3)计算后续设备的牵引力F3：F3＝μ2Mg式中：F3为后续设备的牵引力，单位kN；μ2为后续设备与轨道间的摩擦系数；M为后续设备重量，单位t；g为重力加速度，单位m/s2；4)计算掘进总推力F：F＝F1+F2+F3式中：F为掘进总推力，单位kN；由此计算出整个工程中硬岩TBM装备在不同地质条件和操作状态下所需的总推力值，为硬岩隧道施工提供科学有效的数据依据。