[发明专利]泥水式盾构掘进中泥水劈裂现象的全过程监控方法

摘要

本发明公开了一种泥水式盾构掘进过程中泥水劈裂现象的全过程监控方法，其包括：S1、在掘进时，实时监测掘进时开挖面的泥水压力P以及泥水容量Q；判定所述泥水式盾构的开挖面是否发生劈裂；S2、若认为会发生劈裂，则计算有效劈裂伸展压力P_s，并根据P_s判断发生劈裂后的裂隙是否继续延伸；S3、若认为裂隙会继续延伸，则判断是否会造成泥水喷发；以及S4、若认为会造成泥水喷发，则调整盾构的掘进速度以及减少所述泥水压力。本发明可以对泥水劈裂的进行全过程的监控，并且根据监控结果适时调节泥水式盾构的掘进速度以及减少泥水压力，由此大幅降低泥水喷发的概率，极大提高施工的安全性以及施工效率。

主权项

1.一种泥水式盾构掘进过程中泥水劈裂现象的全过程监控方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在泥水式盾构在掘进时，采用压力传感器实时监测掘进时开挖面的泥水压力P，以及所述泥水式盾构泥水仓中的泥水容量Q；在预定时间段T内记录若干时间点t₁、t₂、t₃...t_n对应的泥水压力P₁、P₂、P₃...P_n；并按照公式(1‑1)计算出预定时间段T内所述泥水压力的变化率△P，所述公式(1‑1)如下：△P＝(P₁‑P_n)/P₁          (1‑1)；同时，实时获取时间点t₁、t₂、t₃...t_n对应的泥水容量Q₁、Q₂、Q₃...Q_n；若预定时间段T内，△P≥3.6％，且同时Q_n>Q_n‑1，则判定所述泥水式盾构的开挖面发生劈裂；S2、若认为所述泥水式盾构的开挖面发生劈裂，则按照公式(1‑2)计算有效劈裂伸展压力P_s，并根据P_s判断发生劈裂后的裂隙是否继续延伸，所述公式(1‑2)如下：P_s＝P‑P_c    (1‑2)；其中，所述P_c为抵抗劈裂持续压力；S3、若认为发生劈裂后的裂隙会继续延伸，则按照公式(2)‑(3)判断所述裂隙的延伸是否会造成泥水喷发，所述公式(2)‑(3)如下：其中，t_s为裂隙延伸至到达地表的时间；L_s为劈裂发展到地面发生口的周长，φ为斜向上劈裂伸展方向与竖直方向之间的角度；q_c为劈裂伸展泥水流量；D为盾构机直径；b为劈裂开展宽度；t₀为泥水压力作用于裂隙的时间；L为刀具前端到盾壳前端的距离；V_s为泥水式盾构的掘进速度；以及S4、若认为所述裂隙会延伸至地表以造成泥水喷发，则将所述泥水式盾构的掘进速度V_s调整至V_s’，以及将所述泥水压力P减少至P’；其中，且P'≥kσ_v，k介于朗肯主动土压力系数k_a与朗肯被动土压力系数k_p之间，σ_v为竖向土压力。