[发明专利]隧道掘进机在不同地质下最优掘进速度的计算方法

权利要求书

1.隧道掘进机在不同地质下最优掘进速度的计算方法，其特征在于计算分为以下几个步骤：

(1)确定推力计算模型中的待定系数

掘进机驱动推力F＝A_FWδ²+(B_FW+C_FP)D²，

式中，F(kN)为掘进机驱动推力；W(kPa)为被开挖土体的岩土承载力；δ(m/r)表征掘进速度，是指刀盘每旋转一周所切入的深度；P(kPa)为土仓压力；D(m)为刀盘直径；A_F，B_F，C_F为推力计算模型的无量纲待定系数；

(2)确定扭矩计算模型中的待定系数

掘进机驱动扭矩T＝A_TWδ³+(B_TW+C_TP)D³，

式中，T(kNm)为掘进机驱动扭矩；A_T，B_T，C_T为扭矩计算模型的无量纲待定系数，其它参数定义与步骤(1)相同；

(3)基于推力和扭矩的表达式确定目标工程对应的比能表达式

将步骤(1)与步骤(2)得到的推力与扭矩计算模型代入下式，得到比能表达式，

Es=2πT+Fδ0.25πD2δ]]>

式中，E_s(kJ/m³)为掘进机的掘进比能，具体指掘进机每完成单位体积土体的掘进所消耗的能量；

(4)通过比能函数计算掘进速度范围，确定选定地质条件下的最优掘进速度

根据实际工程确定地质参数与结构参数，其中包括：被开挖土体的岩土承载力W，土仓压力P，及掘进机刀盘直径D，将所述参数代入步骤(3)，得到比能函数，依据选定的掘进速度范围，计算掘进速度δ从0.015m/r至0.1m/r变化过程中对应的各比能值，其中最小比能值所对应的掘进速度值为最优值。