[发明专利]一种硬岩盾构或TBM技术参数选型方法及系统

说明书

本公开提供了一种硬岩盾构或TBM技术参数选型方法，包括获取施工场地地质参数及隧道设计参数，以及各类围岩弹性模量、泊松比及刀盘的半径；根据刀盘重量半经验计算公式得出刀盘重量；根据主推油缸计算公式得到主推油缸推力，根据辅推油缸计算公式得到辅推油缸推力，根据刀盘脱困扭矩计算公式得出刀盘脱困扭矩。考虑刀盘与围岩的协调变形，建立了刀盘重量与围岩的质量对应关系，并通过工程调研，提出了刀盘重量的半经验计算公式，指导刀盘重量设计。

技术领域

本公开涉及轨道交通工程领域，尤其涉及一种硬岩盾构或TBM技术参数选型方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，越来越多的岩质地铁隧道开始采用TBM或硬岩盾构施工。地质条件不同，硬岩盾构或TBM的适用性不同，合理的选择盾构或TBM主要技术参数对保障施工安全、提升施工效率具有重要影响。目前，地铁隧道硬岩盾构或TBM在进行选型时，主要依靠工程类比法或专家调查法选型，缺乏相应的理论支撑，尤其是缺乏基于地质特征的主要技术参数理论选型方法。硬岩盾构或TBM的掘进实际是机械与围岩相互作用的过程，显然在机械设备主要技术参数选型中，应该考虑围岩与机械设备的相互作用关系。对此，以围岩与机械设备的相互作用关系为基础，建立考虑地质条件的刀盘重量、推力、扭矩等主要技术参数的选型方法对硬岩盾构或TBM的安全高效掘进具有重要意义。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种硬岩盾构或TBM技术参数选型方法及系统，本公开以围岩与机械设备的相互作用关系为基础，建立考虑地质条件的刀盘重量、推力、扭矩等主要技术参数的选型方法，指导地铁硬岩盾构或TBM选型。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种硬岩盾构或TBM技术参数选型方法，包括以下步骤：

获取施工场地地质参数及隧道设计参数，以及各类围岩弹性模量、泊松比及刀盘的半径；

根据获取的参数和刀盘重量半经验计算公式得出刀盘重量；

根据获取的参数和主推油缸计算公式得到主推油缸推力，根据辅推油缸计算公式得到辅推油缸推力；

根据获取的参数和刀盘脱困扭矩计算公式得出刀盘脱困扭矩。

进一步地，所述刀盘重量半经验计算公式为：

其中，R为半径，E_r、v_r分别为岩体弹性模量、岩体泊松比。

进一步地，所述主推油缸计算公式为：

F_主＝F_r+F_f1+F_f2，

其中，Fr为主推油缸推力应考虑刀盘破岩力、F_f1为护盾摩擦力、F_f2为自重摩擦力。

进一步地，所述辅推油缸计算公式为：

F_辅＝S+F_r+F_f1+F_f2+F_f3，

其中，S为掌子面挤压力、Fr为刀盘破岩力、F_f1为护盾摩擦力、F_f2为机器摩擦力、F_f3为后配套与轨道的摩擦力。

进一步地，所述刀盘脱困扭矩计算公式为：

T_x＝T_d1+T_d2+T_d3