[发明专利]一种基于导向数据的盾构机土体相对位移计算方法

权利要求书

1.一种基于导向数据的盾构机土体相对位移计算方法，其特征在于，包括：

确定盾构机及构件几何尺寸和参考点位置；

实时采集盾构导向系统参数；

根据所述盾构机及构件几何尺寸、参考点位置和盾构导向系统参数建立机土相对位移的计算模型；

根据所述机土相对位移的计算模型得到节点机土相对位移计算公式，计算出与盾构关联的各个节点的机土相对位移，进而得到盾构机整体机土相对位移；

所述的根据所述盾构机及构件几何尺寸、参考点位置和盾构导向系统参数建立机土相对位移的计算模型，包括：

根据所述盾构机及构件几何尺寸、参考点位置和盾构导向系统参数建立如下的机土相对位移的计算模型：始发端隧道轴线设计中心对应的地表点为坐标原点，z轴垂直向下为正，y轴为隧道纵向，正向为隧道掘进方向；x轴正向为隧道掘进方向右侧；将初始开挖轮廓进行离散化处理，圆周方向以定角度增量离散为n个节点；纵向离散节点数m参考导向系统输出频率，随着盾构掘进，每增加1组数据，增加一组圆周节点；

所述的根据所述机土相对位移的计算模型得到节点机土相对位移计算公式，计算出不同盾构各个节点的机土相对位移，进而得到盾构机整体机土相对位移，包括：

根据所述机土相对位移的计算模型得到节点机土相对位移计算公式，节点机土相对位移计算公式为：

式中：和为节点P_k×s处的水平节点相对位移和垂直节点相对位移；R_cut为刀盘半径、R_s为纵向节点s关联的盾构横断面半径；Δx_F(i_s)和Δz_F(i_s)为纵向节点s所在里程i_s处的盾构前端水平偏移量和竖向偏移量；j＝x，z，Δj_s(i)分别为盾构前端里程为i时，纵向节点s对应的盾构横断面位置的水平偏移量Δx_s(i)和竖向偏移量Δz_s(i)；

式中：j＝x，z，Δj_F(i)分别为前盾里程i处盾构前端水平偏移量Δx_F(i)和垂直偏移量Δz_F(i)；Δj_M(i)分别为前盾里程i处盾构中端水平偏移量Δx_M(i)和垂直偏移量Δz_M(i)；Δj_R(i)分别为前盾里程i处盾构后端水平偏移量Δx_R(i)和垂直偏移量Δz_R(i)；|FM|为盾构前端和中端参考点间距，|MR|为盾构中端和后端参考点间距；盾构前端、中端和后端参考点纵坐标Y_F(i)、Y_M(i)、Y_R(i)；Y_s为纵向节点s关联的纵向坐标；

式中:R_F为前盾半径、R_M为中盾半径、R_R为后盾半径；L₂为中盾长度；

随着盾构的掘进，将盾构导向系统参数和数据代入任意盾壳关联的节点P_k×s处的节点机土相对位移计算公式，计算出不同盾构各个节点的机土相对位移，进而得到盾构机整体机土相对位移。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

更新盾构导向系统参数，该参数包括；盾构处于不同掘进位置下盾构关联的节点号，以及节点对应的盾构里程、偏移量和参考点纵向坐标；

将更新的节点及节点对应的盾构里程、偏移量、参考点纵向坐标代入到节点机土相对位移计算公式，重新计算与盾构关联的各个节点的机土相对位移，重新得到整体机土相对位移。