硬巖tbm裝備掘進(jìn)過程中總推力的計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種硬巖隧道掘進(jìn)裝備施工方法。特別是涉及一種硬巖TBM裝備掘進(jìn) 過程中總推力的計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，是集機(jī)、電、液、光、氣等系統(tǒng)為一體的，可實現(xiàn)工廠化隧道作 業(yè)的復(fù)雜工程裝備系統(tǒng)。由于其掘進(jìn)速度快、利于環(huán)保、綜合效益高等優(yōu)點，在我國水利、水 電、交通、礦山、市政等隧道工程中的應(yīng)用迅猛增長。根據(jù)適用地質(zhì)類別，可分為硬巖隧道掘 進(jìn)機(jī)和軟地層隧道掘進(jìn)機(jī)，兩者的工作原理及施工過程有很大差異。一般習(xí)慣將硬巖隧道 掘進(jìn)機(jī)稱為TBM，將軟地層隧道掘進(jìn)機(jī)稱為盾構(gòu)機(jī)。硬巖TBM裝備適用于山嶺隧道等的硬巖 掘進(jìn)，其中總推力的確定是其設(shè)計及施工環(huán)節(jié)的核心技術(shù)之一?？焖贉?zhǔn)確計算硬巖TBM裝 備在掘進(jìn)過程中所需要的總推力值，可以為動力系統(tǒng)設(shè)計及施工過程中參數(shù)實時調(diào)整提供 重要依據(jù)。硬巖TBM裝備在掘進(jìn)過程中，其總推力由刀盤上滾刀的破巖力、護(hù)盾與巖石間的 摩擦力、后續(xù)設(shè)備的牽引力幾部分組成?？偼屏Φ木唧w取值與地質(zhì)條件、裝備結(jié)構(gòu)以及操作 狀態(tài)等因素均密切相關(guān)，不同工程間的具體值差別很大。目前已有針對軟地層盾構(gòu)裝備掘 進(jìn)中總推力的計算方法，但仍缺乏針對硬巖TBM裝備掘進(jìn)過程中總推力的快速準(zhǔn)確的確定 技術(shù)，因此早已成為本行業(yè)之急需。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠為硬巖TBM裝備施工提供可靠的參 數(shù)控制依據(jù)的硬巖TBM裝備掘進(jìn)過程中總推力的計算方法。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種硬巖TBM裝備掘進(jìn)過程中總推力的計算方法， 包括如下步驟
[0005] 1)計算硬巖TBM裝備刀盤上滾刀的破巖力F1:
[0006]
【主權(quán)項】
1. 一種硬巖TBM裝備掘進(jìn)過程中總推力的計算方法，其特征在于，包括如下步驟 1) 計算硬巖TBM裝備刀盤上滾刀的破巖力F1:
式中：F1為刀盤上滾刀敗石刀，平KW 乃刀孤丄濃刀雙星；1乃濃yj刀尖寬度，單 位mm ;R為滾刀半徑，單位mm ; Φ為滾刀與巖石接觸弧度，單位rad，可通過貫入度δ，單位 mm和滾刀半徑R，單位mm，計算得到# = arccos(^~^);供為巖石內(nèi)摩擦角，單位rad ; σ力 A 原巖應(yīng)力，單位MPa ; σ。為巖石單軸抗壓強(qiáng)度，單位MPa ; 2) 計算護(hù)盾與巖石間的摩擦力F2: F2= μ i Ji DlkP 式中：F2為護(hù)盾與巖石間的摩擦力，單位kN; μ 護(hù)盾與巖石間的摩擦系數(shù)；D為刀盤 直徑，單位m ;1為護(hù)盾長度，單位m ;k為護(hù)盾接觸巖石部分所占比例；P為護(hù)盾與巖石間的 接觸壓力，單位kPa ; 3) 計算后續(xù)設(shè)備的牽引力F3: F3= μ 2Mg 式中：F3為后續(xù)設(shè)備的牽引力，單位kN ; μ 2為后續(xù)設(shè)備與軌道間的摩擦系數(shù);M為后續(xù) 設(shè)備重量，單位t ;g為重力加速度，單位m/s2; 4) 計算掘進(jìn)總推力F : F = F^FfF3 式中：F為掘進(jìn)總推力，單位kN。
【專利摘要】一種硬巖TBM裝備掘進(jìn)過程中總推力的計算方法，包括：1)計算硬巖TBM裝備刀盤上滾刀的破巖力F1；2)計算護(hù)盾與巖石間的摩擦力F2；3)計算后續(xù)設(shè)備的牽引力F3；4)計算掘進(jìn)總推力：F＝F1+F2+F3，式中：F為掘進(jìn)總推力，單位kN。本發(fā)明對于硬巖TBM裝備掘進(jìn)過程中的總推力計算快速準(zhǔn)確。由于綜合考慮了地質(zhì)條件、操作狀態(tài)、裝備結(jié)構(gòu)特征等核心因素的影響，因而計算結(jié)果準(zhǔn)確可靠。并且能隨時根據(jù)地質(zhì)條件與掘進(jìn)速度的改變靈活調(diào)整推力參數(shù)，為硬巖TBM裝備動力系統(tǒng)的設(shè)計以及施工過程中推力參數(shù)的設(shè)定與實時調(diào)整提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104732059
【申請?zhí)枴緾N201510014104
【發(fā)明人】張茜, 亢一瀾, 周思陽, 蔡宗熙, 侯振德, 王立輝, 曲傳詠, 仇巍
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月12日