基于神经网络模型的隧道掘进机掘进参数预测

1

作者 于朋臣 陈子林 《建筑机械化》 2025年第11期74-79,共6页

针对隧道掘进机掘进过程中刀盘扭矩和总推进力的精准预测问题,提出了一种基于Transformer的预测模型。研究了掘进参数的频率分布特征,采用皮尔逊相关分析筛选关键输入变量,并介绍了数据预处理方法,包括去除异常值、小波去噪及标准化处... 针对隧道掘进机掘进过程中刀盘扭矩和总推进力的精准预测问题,提出了一种基于Transformer的预测模型。研究了掘进参数的频率分布特征,采用皮尔逊相关分析筛选关键输入变量,并介绍了数据预处理方法,包括去除异常值、小波去噪及标准化处理。通过与LSTM和GRU模型对比,验证了Transformer模型在预测精度和稳定性方面的优越性,为隧道施工的智能监测与优化提供了有效支持。 展开更多

关键词 掘进机 刀盘扭矩 总推进力 隧道 神经网络模型

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考虑刀盘推力的泥水盾构隧道开挖面平衡机理研究及应用 被引量：3

2

作者 段丽敏 王建 +3 位作者 侯丽平 鲁洋 闵凡路 毛子铭 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1556-1562,共7页

现有泥水盾构隧道开挖面平衡机理中,开挖面的支护多认为全部由泥浆压力提供,刀盘推力在支护中的作用少有提及。针对穿沁泥水盾构隧洞工程存在的开挖面支护具体问题,结合开挖面支护主控参数分析,揭示了考虑刀盘推力的泥水盾构隧道开挖面... 现有泥水盾构隧道开挖面平衡机理中,开挖面的支护多认为全部由泥浆压力提供,刀盘推力在支护中的作用少有提及。针对穿沁泥水盾构隧洞工程存在的开挖面支护具体问题,结合开挖面支护主控参数分析,揭示了考虑刀盘推力的泥水盾构隧道开挖面平衡机理,给出了刀盘推力具体表达式。运用所揭示的平衡机理,结合提出的一种盾壳外侧摩阻力估计方法,对该工程的3个重点穿越段进行了开挖面支护力计算和稳定分析。研究表明:3个重点穿越段的掘进中,刀盘推力分别占开挖面支护力的21%,24%,11%;同时考虑泥浆压力和刀盘推力的开挖面支护力,与仅考虑泥浆压力相比,在开挖面前方的轴向水土合力存在区间内占比分别由0,0和78%分别提高至78%,32%和88%,表明刀盘推力在开挖面支护中发挥了重要作用。 展开更多

关键词 泥水盾构 开挖面 支护 稳定 刀盘推力 总推力 泥浆压力

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复杂岩石地层隧道掘进机操作特性分析 被引量：9

3

作者 宋克志 王梦恕 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期176-181,共6页

为提高掘进效率,改进掘进机与地层的匹配性设计,对掘进机的操作特性进行研究。基于重庆越江隧道盾构掘进试验,分析复杂岩石地层盾构刀盘扭矩、刀盘推力及转速的参数选用原则,在此基础上,分析主掘进参数与切深的关系。随后,对不同地层条... 为提高掘进效率,改进掘进机与地层的匹配性设计,对掘进机的操作特性进行研究。基于重庆越江隧道盾构掘进试验,分析复杂岩石地层盾构刀盘扭矩、刀盘推力及转速的参数选用原则,在此基础上,分析主掘进参数与切深的关系。随后,对不同地层条件下刀盘扭矩与推力之间的匹配性进行分析,绘制了刀盘扭矩与推力之间的操作特性曲线,并用于分析和制定不同地层条件下的主掘进参数匹配方案。对于较软的泥岩,刀盘扭矩先达到最大值,而推力却不能发挥其最大能力;岩石强度增高,所需推力增加,在发挥扭矩能力的前提下,推力也能发挥其功能,从而使二者达到最佳操作关系;若岩石强度过高,推力保持在最大值,但切深很浅,滚刀旋转阻力减小,刀盘扭矩很难发挥最大能力。因此,应视地层软硬,根据刀盘推力与扭矩的操作特性对刀盘的主掘进参数进行合理设计,并在掘进过程中实时调整其匹配关系。 展开更多

关键词 掘进机 掘进速率 刀盘推力 刀盘扭矩 操作特性 匹配性

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基于盾构掘进参数的BP神经网络地层识别 被引量：30

4

作者 朱北斗 龚国芳 +1 位作者 周如林 刘国斌 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期851-857,共7页

分析3种典型地层中盾构推进力、推进速度、刀盘扭矩、刀盘转速4个掘进参数的变化规律.应用BP神经网络建立一个以相邻2个采样时刻的盾构推进力、推进速度、刀盘扭矩、刀盘转速共8个掘进参数为输入,地层编码为输出的地层识别模型.通过60... 分析3种典型地层中盾构推进力、推进速度、刀盘扭矩、刀盘转速4个掘进参数的变化规律.应用BP神经网络建立一个以相邻2个采样时刻的盾构推进力、推进速度、刀盘扭矩、刀盘转速共8个掘进参数为输入,地层编码为输出的地层识别模型.通过60组训练样本数据对模型进行训练,训练误差控制在8×10-7以内,并用30组预测样本数据对该模型加以预测检验,预测成功率达到93%左右.结果表明,基于盾构掘进参数的BP神经网络地层识别模型能够实现盾构掘进参数与地层之间的良好非线性映射,可以在盾构掘进施工中利用掘进参数实现对地层的在线识别. 展开更多

关键词 盾构 推进力 推进速度 刀盘扭矩 刀盘转速 神经网络 地层识别

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黏性矿物中刀盘扭矩及掘进总推力建模与试验研究 被引量：2

5

作者 刘飞飞 张满军 刘宗来 《金属矿山》 CAS 北大核心 2014年第4期129-133,共5页

主要研究了掘进机刀盘作业土质的特性及刀盘扭矩和掘进总推力。在分析完离子型稀土矿物土质的特点后,建立了掘进机刀盘结构模型,然后根据刀盘结构模型建立了刀盘扭矩及掘进总推力的数学模型,最后依据刀盘结构模型建立刀盘扭矩和掘进总... 主要研究了掘进机刀盘作业土质的特性及刀盘扭矩和掘进总推力。在分析完离子型稀土矿物土质的特点后,建立了掘进机刀盘结构模型,然后根据刀盘结构模型建立了刀盘扭矩及掘进总推力的数学模型,最后依据刀盘结构模型建立刀盘扭矩和掘进总推力的试验模型。并通过研究掘进机在离子型稀土矿矿物土质中刀盘扭矩和掘进总推力的变化规律,得出不同刀盘结构参数对刀盘扭矩和掘进总推力的影响。研究结果表明,试验所得刀盘扭矩和掘进总推力与所建立数学模型得出的结果相差小于10%,从而验证了所建立的数学模型的正确性;根据建立的数学模型可知刀盘开口率及刀盘正面与切向夹角是影响掘进机刀盘扭矩和掘进总推力的重要参数。最后通过分析实验结果得出适宜的刀盘结构参数。 展开更多

关键词 掘进机 离子型稀土矿 掘进总推力 刀盘扭矩

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斜井盾构栽头及推力配置研究 被引量：2

6

作者 陈明 管会生 谢友慧 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期88-94,共7页

斜井盾构栽头是盾构下坡掘进中出现的不良姿态,其栽头程度直接影响斜井隧道的成型质量。目前国内对于斜井盾构栽头问题研究较少,且缺乏可用于描述斜井盾构栽头的模型。此外,采用推进系统进行斜井盾构栽头调整,其推力配置主要依据人工经... 斜井盾构栽头是盾构下坡掘进中出现的不良姿态,其栽头程度直接影响斜井隧道的成型质量。目前国内对于斜井盾构栽头问题研究较少,且缺乏可用于描述斜井盾构栽头的模型。此外,采用推进系统进行斜井盾构栽头调整,其推力配置主要依据人工经验,存在一定的盲目性。鉴于此,文章以内蒙古新街台格庙盾构煤矿斜井为工程背景,从盾首盾尾沉降量不一致的角度出发,建立了可用于描述斜井盾构栽头的地基反力分布模型,研究了推进系统推力配置与斜井盾构栽头程度之间的关系,获得了推进系统的临界推力配置方案。该初步研究成果可为斜井盾构栽头问题的后续研究提供一定的理论参考。 展开更多

关键词 斜井 盾构栽头 地基反力 分布模型 推力配置指标 临界推力 配置方案

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关于盾构机刀盘结构强度验算的逆向直接法 被引量：2

7

作者 黄耀怡 郭梦琪 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期71-79,共9页

根据土压平衡式盾构机辐条式刀盘的工作原理,基于经典结构力学原理,采用逆向思维逻辑,研究提出刀盘结构强度验算的逆向直接法。该方法将盾构机系统施加于刀盘结构上的推力和扭矩的作用点视为刀盘结构的支承点,将掌子面上岩土抵抗刀盘推... 根据土压平衡式盾构机辐条式刀盘的工作原理,基于经典结构力学原理,采用逆向思维逻辑,研究提出刀盘结构强度验算的逆向直接法。该方法将盾构机系统施加于刀盘结构上的推力和扭矩的作用点视为刀盘结构的支承点,将掌子面上岩土抵抗刀盘推进和旋削的反作用力视为施加于刀盘结构的外载荷;在此基础上,将刀盘的格栅梁结构整体模型等效地离散化为具有不同约束条件的若干种梁系结构计算模型,以此作为验算刀盘结构的抗推力和抗扭矩强度的计算模型;采用经典结构力学的方法求解模型,完成刀盘结构强度验算。该方法在我国最大直径的土压平衡式盾构机的设计、制造和使用的实践中经受了考验,证明了该方法的实用性、先进性和创造性。 展开更多

关键词 盾构机 刀盘 强度验算 逆向直接法 推力 扭矩 荷载

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基于现场数据的TBM掘进速率研究 被引量：25

8

作者 罗华 陈祖煜 +3 位作者 龚国芳 赵宇 荆留杰 王超 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1566-1574,共9页

为了研究TBM掘进速率在不同地质条件下的变化规律,基于吉林引松供水隧道工程开敞式TBM现场掘进数据,将TBM刀盘破岩过程分为3个阶段:挤压阶段、起裂阶段和破碎阶段,并对破碎阶段应用统计回归方法,分析在不同岩石饱和单轴抗压强度、完整... 为了研究TBM掘进速率在不同地质条件下的变化规律,基于吉林引松供水隧道工程开敞式TBM现场掘进数据,将TBM刀盘破岩过程分为3个阶段:挤压阶段、起裂阶段和破碎阶段,并对破碎阶段应用统计回归方法,分析在不同岩石饱和单轴抗压强度、完整性系数的条件下,TBM刀盘贯入度与刀盘推力、刀盘扭矩的关系.研究表明,在特定施工条件下,刀盘贯入度随刀盘推力增大呈幂函数曲线增长,随刀盘扭矩增大呈线性关系增长,增长率与岩石饱和单轴抗压强度、完整性系数密切相关.进一步建立对于不同强度、完整性岩石的掘进机掘进速率模型,进行实际工程施工预测,预测结果的平均相对误差都低于16%,表明模型预测精度较高,可以为实际工程施工中操作参数的优化和不良地质条件的捕捉提供帮助. 展开更多

关键词 全断面隧道掘进机 贯入度 刀盘推力 刀盘扭矩 岩石抗压强度 岩体完整性系数

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复合型土压平衡盾构推力与刀盘扭矩计算研究 被引量：5

9

作者 朱述敏 喻涛 +1 位作者 熊智鹏 翟美新 《机械制造与自动化》 2016年第3期23-26,共4页

通过对复合型土压平衡盾构掘进机刀盘切削机理深入分析与研究,建立刀盘载荷计算模型,得出相应计算表达式。通过与工程实测数据的对比表明,计算结果能满足工程要求,可供盾构刀盘载荷计算参考。

关键词 复合型土压平衡盾构掘进机 刀盘 载荷 推力 扭矩

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盾构刀盘偏置中心刀对刀盘推力和扭矩的影响 被引量：2

10

作者 冷冬梅 蔡宗熙 +1 位作者 王燕群 侯振德 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1776-1783,共8页

盾构机是地下工程中的典型掘进装备,具有结构复杂、体积庞大、重型巨载等特点。刀盘载荷是装备的核心力学参量,实现刀盘载荷的合理计算是装备正向设计的理论基础,也是不同地质情况隧道施工中载荷控制的重要科学依据。盾构刀盘中心刀结... 盾构机是地下工程中的典型掘进装备,具有结构复杂、体积庞大、重型巨载等特点。刀盘载荷是装备的核心力学参量,实现刀盘载荷的合理计算是装备正向设计的理论基础,也是不同地质情况隧道施工中载荷控制的重要科学依据。盾构刀盘中心刀结构在掘进过程中承受很大比重的轴向载荷,为了进一步分析中心刀结构的改变对刀盘载荷的影响,采用数值仿真方法与模型试验方法对盾构刀盘与土体的相互作用进行了研究,得到了刀盘法向和切向切削载荷空间分布规律以及掘进过程中刀盘总推力和扭矩随掘进时间的变化规律,重点分析了偏置中心刀结构对刀盘推力和扭矩的影响。对比几种不同的中心刀结构,研究表明,偏置中心刀结构刀盘的总推力与总扭矩小于鱼尾中心刀结构刀盘的总推力与总扭矩。刀盘模型试验结果与数值仿真结果趋势一致。从载荷角度考虑,偏置中心刀刀盘优于鱼尾中心刀刀盘。该研究结果可为新型刀盘结构设计提供参考。 展开更多

关键词 盾构刀盘 偏置中心刀 总推力 总扭矩 数值模拟 模型试验

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基于现场实测数据的盾构掘进速度影响因素与控制分析 被引量：2

11

作者 胡光静 黄大维 +2 位作者 姜浩 詹涛 袁岳峰 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第S02期189-196,共8页

土压平衡盾构的掘进速度直接关系到盾构隧道施工效率,然而其影响因素复杂,且难以直接控制。为研究盾构掘进速度影响因素,探明盾构掘进速度与其影响因素的相互作用机制,结合理论分析与现场实测调研统计,分析盾构掘进速度与螺旋输送机转... 土压平衡盾构的掘进速度直接关系到盾构隧道施工效率,然而其影响因素复杂,且难以直接控制。为研究盾构掘进速度影响因素,探明盾构掘进速度与其影响因素的相互作用机制,结合理论分析与现场实测调研统计,分析盾构掘进速度与螺旋输送机转速和转矩、顶推力、刀盘转速和转矩的关系。结果表明:1)地层的强度特性在一定程度上决定了刀盘切削岩土体的难易程度,从而决定了盾构掘进速度;2)对于岩质地层和黏土地层,螺旋输送机转速、转矩和刀盘转矩与盾构掘进速度相关性显著;3)螺旋输送机通过转速影响渣土输出速率,从而影响土舱的饱满度,进而影响刀盘的切削效率,最终影响掘进速度;4)盾构刀盘转速总体呈现出“地层强度越高、刀盘转速越大”的特点;5)刀盘转矩随着刀盘转速的增加而显著减小,且刀盘转速增大对减小刀具的非正常破损有利。 展开更多

关键词 土压平衡盾构 掘进速度 顶推力 螺旋输送机 刀盘转矩 刀盘转速

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清华园盾构隧道复杂互层地层下的掘进参数研究 被引量：14

12

作者 徐汪豪 倪婉昱 +1 位作者 赵海涛 陈爽 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2018年第A02期373-378,共6页

为探明北京地区大直径泥水平衡盾构在复杂互层地层下的掘进参数变化情况,依托北京地区目前最大直径泥水平衡盾构工程清华园隧道,使用数理统计的方法针对盾构由粉质黏土掘进至卵石土、砂、粉质黏土互层地层时盾构掘进参数的变化规律及波... 为探明北京地区大直径泥水平衡盾构在复杂互层地层下的掘进参数变化情况,依托北京地区目前最大直径泥水平衡盾构工程清华园隧道,使用数理统计的方法针对盾构由粉质黏土掘进至卵石土、砂、粉质黏土互层地层时盾构掘进参数的变化规律及波动情况进行研究。研究结果表明:泥水平衡盾构在粉质黏土区域掘进时,盾构刀盘转矩及盾构推力波动情况不明显;泥水平衡盾构在复杂互层地质条件下掘进时,盾构刀盘转矩及盾构推力分别增长46.43%和46.03%,同时盾构刀盘转矩的波动情况较粉质黏土区域有所增长,而盾构推力的波动情况与粉质黏土区域类似。 展开更多

关键词 盾构隧道 大直径泥水平衡盾构 复杂互层 掘进参数 刀盘转矩 盾构推力

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超大直径泥水盾构土岩交互地层掘进载荷计算与分析 被引量：2

13

作者 王凯 曾垂刚 李治国 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第5期873-881,共9页

为解决土岩交互地层超大直径泥水盾构推力、转矩参数设计取值与施工参数控制问题,提出土岩交互地层掘进载荷计算模型。根据泥水盾构特点分析载荷各分项组成,建立掘进载荷数学模型,基于土岩交互地层模型、刀盘几何模型对载荷计算模型进... 为解决土岩交互地层超大直径泥水盾构推力、转矩参数设计取值与施工参数控制问题,提出土岩交互地层掘进载荷计算模型。根据泥水盾构特点分析载荷各分项组成,建立掘进载荷数学模型,基于土岩交互地层模型、刀盘几何模型对载荷计算模型进行数值仿真,利用汕头苏埃通道基岩段施工数据对模型进行计算验证,分析基岩侵入高度、岩石强度、贯入度等影响因素对刀盘转矩的影响规律。计算分析结果表明:1)掘进载荷计算模型理论推力与实测值误差为-6.4%~5.6%,刀盘理论转矩与实测值误差为-9.5%~9.0%,模型具有较高的精度,可满足装备设计和工程应用的实际需要;2)随基岩侵入高度和贯入度增加,推力、转矩均增加,但转矩对岩石侵入高度、贯入度变化更灵敏;3)岩石单轴抗压强度每增加10 MPa,转矩约上升7%(强度在50~100 MPa,贯入度5 mm/r);4)在高贯入度下,刀盘转矩随岩石侵入高度的增加效应越显著;5)在刀盘1/2位置附近,岩石高度增量引起的转矩增加最为显著。建议在施工中根据地勘确定的基岩侵入高度、岩石强度、贯入度参数计算出对应的转矩,可作为施工中掘进控制参数。 展开更多

关键词 超大直径泥水盾构 掘进载荷 土岩交互地层 数学模型 数值仿真 推力 刀盘转矩

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全断面矩形快速掘进机小刀盘截割假煤壁试验 被引量：4

14

作者 贺勇 陈根林 彭军 《煤矿机电》 2019年第2期19-24,共6页

全断面矩形快速掘进机是一种新型的煤巷快速掘进设备,截割形成矩形断面的关键部件是设计独特的4个小刀盘。为验证小刀盘的截割和装载性能以及设计的合理性,在地面特别设计制作小刀盘专用试验台,浇筑假煤壁,进行不同工况的小刀盘截割假煤... 全断面矩形快速掘进机是一种新型的煤巷快速掘进设备,截割形成矩形断面的关键部件是设计独特的4个小刀盘。为验证小刀盘的截割和装载性能以及设计的合理性,在地面特别设计制作小刀盘专用试验台,浇筑假煤壁,进行不同工况的小刀盘截割假煤壁(模拟煤壁)试验。通过试验数据的采集分析,验证了4个小刀盘的设计合理性,同时对全断面矩形快速掘进机的推进阻力和装载效果进行了技术验证,为掘进机整机和小刀盘的改进设计及性能提高提供了理论依据。 展开更多

关键词 全断面矩形快速掘进机 小刀盘 假煤壁 刀盘推进阻力 刀盘截割功率

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TBM多滚刀螺旋式破岩试验系统研制及应用 被引量：7

15

作者 韩伟锋 钱彤途 《施工技术（中英文）》 CAS 2021年第17期87-91,115,共6页

系统阐述了多滚刀螺旋式破岩试验平台的组成部分、主要技术指标和能实现的主要试验测试,重点阐述了轴向推进系统和主驱动旋转系统的工作原理。然后对坚硬花岗岩进行了刀间距为60 mm和90 mm不同贯入度及转速条件下的4滚刀同时破岩试验,... 系统阐述了多滚刀螺旋式破岩试验平台的组成部分、主要技术指标和能实现的主要试验测试,重点阐述了轴向推进系统和主驱动旋转系统的工作原理。然后对坚硬花岗岩进行了刀间距为60 mm和90 mm不同贯入度及转速条件下的4滚刀同时破岩试验,对轴向推进速度、刀盘转速、刀盘总推力和滚刀三向力传感器这些重要控制参数进行了验证,获得了较好的测试精度和稳定的工作性能。 展开更多

关键词 隧道掘进机 滚刀 破岩 螺旋线加载 刀盘推力 滚刀三向力

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论新疆隧洞掘进机在不良地质围岩中的施工方法和卡机后的脱困方案 被引量：2

16

作者 史江波 《山西水利科技》 2016年第1期35-37,68,共4页

主要阐述了新疆某隧洞在施工过程中遇到的几种不良地质情况以及TBM在通过不良地质情况下的操作技巧。通过在施工过程中解决的各类问题,总结了在特殊不良地质条件下,TBM掘进中的应重点注意的几个掘进参数,参数在不同变化情况下围岩及机... 主要阐述了新疆某隧洞在施工过程中遇到的几种不良地质情况以及TBM在通过不良地质情况下的操作技巧。通过在施工过程中解决的各类问题,总结了在特殊不良地质条件下,TBM掘进中的应重点注意的几个掘进参数,参数在不同变化情况下围岩及机器设备情况,旨在交流TBM掘进技术,提高各类工作人员的操作水平,加快TBM施工进度和施工质量,从而更好地体现TBM施工的优越性。 展开更多

关键词 护盾 双护盾模式 单护盾模式 总推力 刀盘电流 边刀磨损 塌方岩 膨胀岩 流沙 软煤层 胶泥岩 硬砂岩

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锥面刀盘盾构主参数确定理论及模拟分析 被引量：6

17

作者 张照煌 纪玮 翁子才 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期243-255,共13页

由于盾构在地下土质工程全断面开挖的独特优势及其技术密集的特点,被赋予"国之重器"。但目前应用的盾构都是平面刀盘盾构,这样盾构在孤石、古树根或建筑物桩基等地质段的施工一直是工程界的难题。为此,通过深入研究,提出了锥... 由于盾构在地下土质工程全断面开挖的独特优势及其技术密集的特点,被赋予"国之重器"。但目前应用的盾构都是平面刀盘盾构,这样盾构在孤石、古树根或建筑物桩基等地质段的施工一直是工程界的难题。为此,通过深入研究,提出了锥面刀盘盾构的概念;进一步研究发现,其主参数——盾构推力和刀盘扭矩与平面刀盘盾构相比有着本质的差异,为此,以土力学理论为基础,深入研究了锥面刀盘盾构作业过程中的力学特点并因此建立了锥面刀盘盾构推力和刀盘扭矩的力学模型。当锥顶角为180°时得到的模型解与对应平面刀盘盾构主参数的相对误差分别是:盾构推力为5.5%,刀盘扭矩为7.8%。模拟显示,掌子面与土仓的压差随锥面刀盘锥顶角的增大单调减小,即,在掌子面压力不变的情况下,土仓压力随锥顶角的增大单调增加,这说明,锥面刀盘土仓压力小于平面刀盘,掌子面土体较平面刀盘具有较大的流动推力;而对螺旋输送器中的柱塞效应要求降低,亦即,锥面刀盘盾构具有更好的土体适应性。 展开更多

关键词 盾构 锥面刀盘 推力 扭矩 计算模型 模拟分析

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基于掘进能耗的TBM掘进参数优化研究 被引量：8

18

作者 杨继华 郭卫新 +1 位作者 闫长斌 苗栋 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期54-60,共7页

TBM掘进过程中,受地质条件的影响,掘进能耗差别较大,研究TBM掘进能耗对于实现经济、高效施工具有重要的意义。文章首先根据TBM工作原理,建立掘进能耗计算公式及掘进参数优化公式;其次以兰州市水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工为背景... TBM掘进过程中,受地质条件的影响,掘进能耗差别较大,研究TBM掘进能耗对于实现经济、高效施工具有重要的意义。文章首先根据TBM工作原理,建立掘进能耗计算公式及掘进参数优化公式;其次以兰州市水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工为背景,分析不同地质条件下的掘进能耗与贯入度的关系;最后根据大量的实测数据拟合贯入度与推力、刀盘扭矩的函数关系,并根据TBM掘进能耗、设备性能及围岩稳定性等对掘进参数进行优化。研究结果表明:随着围岩类别的降低,掘进能耗随之下降,Ⅲ类花岗岩相对Ⅱ类花岗岩掘进能耗下降约45%;掘进能耗随着贯入度的增加而降低,降低幅度逐渐减少;贯入度与掘进推力呈幂数关系,与刀盘扭矩呈线性关系。 展开更多

关键词 TBM 掘进能耗 贯入度 推力 刀盘扭矩 掘进参数优化

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基于PSO算法的盾构掘进参数寻优方法及应用 被引量：8

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作者 熊英健 刘四进 +2 位作者 马浴阳 方勇 何川 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2023年第6期165-174,共10页

为了辅助盾构机司机驾驶盾构机,提供相应的操作建议,依托9座盾构隧道工程,选取5075101条盾构掘进状态的时间步数据,分别以盾构耗能最小和施工工期最短为决策目标,基于PSO算法对盾构机司机主动操作的刀盘转速和总推力两种掘进参数进行寻... 为了辅助盾构机司机驾驶盾构机,提供相应的操作建议,依托9座盾构隧道工程,选取5075101条盾构掘进状态的时间步数据,分别以盾构耗能最小和施工工期最短为决策目标,基于PSO算法对盾构机司机主动操作的刀盘转速和总推力两种掘进参数进行寻优,从而根据不同种类土的寻优范围给予司机实操建议,并对比优化前后的效果。研究发现:(1)以盾构耗能最小为决策目标优化后,刀盘转速和总推力的分布范围大幅度缩小,分布范围由大到小依次是砂层、土层和砾石层,掘进速度也有一定的提升。(2)以施工工期最短为决策目标优化后,刀盘转速的分布范围由大到小依次是土层、砂层和砾石层;总推力和掘进速度的分布范围由大到小依次是砂层、土层和砾石层。优化后能显著提高掘进速度,缩短工期。(3)以工期最短为决策目标的刀盘转速、总推力和掘进速度总体上大于以耗能最小为决策目标的刀盘转速、总推力和掘进速度。适当增加刀盘转速和总推力可以增加掘进速度,缩短施工工期。 展开更多

关键词 刀盘转速 总推力 PSO粒子群优化算法 盾构耗能 掘进参数寻优

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