盾构土木式地中对接时刀盘相撞对土体影响的确定方法技术

本发明专利技术提供了盾构土木式地中对接时刀盘相撞对土体影响的确定方法，如下步骤：(1)确定两台盾构机刀盘的额定扭矩M

【技术实现步骤摘要】
盾构土木式地中对接时刀盘相撞对土体影响的确定方法


[0001]本专利技术涉及一种盾构土木式地中对接时刀盘相撞对周围土体影响的确定方法。

技术介绍

[0002]随着我国轨道交通的发展，对隧道的需求显著增加，盾构法施工应用也越来越广泛。为解决大跨度、跨海隧道、城市密集区跨中无法设置工作井等施工条件带来的问题，常采用盾构土木式地中对接的施工方法。盾构土木式地中对接是两台盾构机相向推进，当两台盾构机的刀盘在对接点完全靠近后，在洞内弃壳拆解盾构机的施工方法。其中：两台盾构机不断靠近时，两个盾构机的刀盘容易发生碰撞而产生偏转，从而对周围土体造成挤压、切削，会严重影响工程的质量和进度。对于上述问题，目前没有可靠的方法进行确定。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的主要技术问题是提供盾构土木式地中对接时刀盘相撞对土体影响的确定方法，用于解决采用盾构土木式地中对接时，由于疏忽大意造成两台相向掘进的盾构机刀盘碰撞，最终使得盾构机偏离预定轨道而造成周围土体变形的问题。
[0004]为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了盾构土木式地中对接时刀盘相撞对土体影响的确定方法，包括如下步骤：
[0005](1)确定两台盾构机刀盘的额定扭矩M
1，max
、M
2，max
，刀盘的直径D1、D2和盾构机的长度L；
[0006](2)确定两个刀盘碰撞点的位置A(x0，y0)；
[0007](3)确定刀盘周围土体的不排水抗剪强度c
u
；
[0008](4)确定刀盘对土体产生的切削扭矩M；
[0009](5)确定刀盘偏转对土体影响的最大范围；
[0010](5
‑
1)确定旋转刀盘的中心位置B(x1,y1)和两个刀盘外围的交点C(x2，y2)；
[0011](5
‑
2)确定刀盘对土体产生的最大范围边界，为曲线CE、EF；曲线CE是以B(x1，y1)为圆心，长为半径的圆的一部分，曲线EF是以A(x0，y0)为圆心，长为半径的圆的一部分；
[0012](6)确定刀盘影响土体范围的截面面积，即曲线CGF与曲线CDEF围成的面积；
[0013]曲线CGF和曲线CDEF围成的面积采用分块积分的方法计算，其中点C为两刀盘的交点、点G为不动刀盘2与x轴的交点、点F为偏转起点、点D为轨迹CDEF沿x轴负向的最远点、点E为偏转刀盘1偏转轨迹不同表达式的分界点；
[0014](7)确定整台盾构机对周围土体影响的体积。
[0015]在一较佳实施例中：步骤1中根据选用的盾构机型号，确定出两台盾构机刀盘的额定扭矩M
1，max
、M
2，max
，刀盘的直径D1、D2和盾构机的长度L。
[0016]在一较佳实施例中：步骤2中以隧道横截面中心为坐标原点，水平方向为x轴，竖直
方向为y轴，隧道长度方向为z轴，建立直角坐标系；根据物探的方法，确定出两个刀盘碰撞点的位置A(x0，y0)。
[0017]在一较佳实施例中：步骤3中利用三轴压缩试验，确定土体的不排水抗剪强度c
u
。
[0018]在一较佳实施例中：步骤4中包括如下子步骤：
[0019](4
‑
1)当一台盾构机刀盘旋转，另一台盾构机刀盘不动时，刀盘对土体产生的切削扭矩为M＝M
1，max
；
[0020](4
‑
2)当一台盾构机刀盘旋转，另一台盾构机刀盘同向旋转时，刀盘对土体产生的切削扭矩为M＝M
1，max
+M
2，max
；
[0021](4
‑
3)当一台盾构机刀盘旋转，另一台盾构机刀盘反向旋转时，刀盘对土体产生的切削扭矩为M＝|M
1，max
‑
M
2，max
|。
[0022]相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：
[0023]1.本专利技术的盾构对接时刀盘相撞对周围土体影响的确定方法，通过确定刀盘发生偏转后能够旋转的最大范围，能够准确求出最大范围边界的解析式，判断偏转刀盘对土体的影响范围。
[0024]2.本专利技术的盾构对接时刀盘相撞对周围土体影响的确定方法，通过确定整个偏转盾构机对土体影响的体积，能够宏观的计算出盾构机长度范围内土体受到的影响。
[0025]3.本专利技术的盾构对接时刀盘相撞对周围土体影响的确定方法，简洁明了，且计算方法简单，通俗易懂。
附图说明
[0026]图1为刀盘对土体影响最大范围截面面积计算示意图；
[0027]图2为整台盾构机对土体体积影响计算示意图。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0031]参考图1和图2，本实施例提供了盾构土木式地中对接时刀盘相撞对土体影响的确
定方法，包括如下步骤：
[0032](1)确定两台盾构机刀盘的额定扭矩M
1，max
、M
2，max
，刀盘的直径D1、D2和盾构机的长度L。
[0033]根据选用的盾构机型号，确定出两台盾构机刀盘的额定扭矩M
1，max
、M
2，max
，刀盘的直径D1、D2和盾构机的长度L。
[0034](2)确定两个刀盘碰撞点的位置A(x0，y0)。
[0035]以隧道横截面中心为坐标原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴，隧道长度方向为z轴，建立直角坐标系。根据物探的方法，确定出两个刀盘碰撞点的位置A(x0，y0)。
[0036](3)确定刀盘周围土体的不排水抗剪强度c
u
。
[0037]利用三轴压缩试验，确定土体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.盾构土木式地中对接时刀盘相撞对土体影响的确定方法，其特征在于包括如下步骤：(1)确定两台盾构机刀盘的额定扭矩M
1，max
、M
2，max
，刀盘的直径D1、D2和盾构机的长度L；(2)确定两个刀盘碰撞点的位置A(x0，y0)；(3)确定刀盘周围土体的不排水抗剪强度c
u
；(4)确定刀盘对土体产生的切削扭矩M；(5)确定刀盘偏转对土体影响的最大范围；(5
‑
1)确定旋转刀盘的中心位置B(x1,y1)和两个刀盘外围的交点C(x2，y2)；(5
‑
2)确定刀盘对土体产生的最大范围边界，为曲线CE、EF；曲线CE是以B(x1，y1)为圆心，长为半径的圆的一部分，曲线EF是以A(x0，y0)为圆心，长为半径的圆的一部分；(6)确定刀盘影响土体范围的截面面积，即曲线CGF与曲线CDEF围成的面积；曲线CGF和曲线CDEF围成的面积采用分块积分的方法计算，其中点C为两刀盘的交点、点G为不动刀盘2与x轴的交点、点F为偏转起点、点D为轨迹CDEF沿x轴负向的最远点、点E为偏转刀盘1偏转轨迹不同表达式的分界点；(7)确定整台盾构机对周围土体影响的体积：2.根据权利要求1所述的盾构土木式地中对接时刀盘相撞对土体影响的确定方法，其特征在于：步骤1中根据选用的盾构机型号，确定出两台盾构机刀盘的额定扭矩M
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈星欣，连志豪，郭力群，陈雨洁，施文城，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：