申请/专利权人：深圳大学

申请日：2024-03-05

公开（公告）日：2024-05-28

公开（公告）号：CN117828904B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/10;G06F17/18;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.28#授权;2024.04.23#实质审查的生效;2024.04.05#公开

摘要：本申请公开了用于超大直径泥水盾构穿越孤石地层的刀盘受力计算方法，方法包括：根据地层分布数据构建挖洞范围内的分层土，并根据孤石专勘数据建立分层土内的孤石岩体，并构建地层分布模型；获取刀具的坐标，根据刀具所处的坐标判定刀具所处的地层类型数据，根据刀具类型数据与地层类型数据选定刀具受力模型；对刀盘内每一种刀具的所有刀具计算垂直力，并对所有刀具的垂直力进行求和，得到刀具垂直力总和；将刀具垂直力总和加上刀盘中心区泥水压力，得到刀盘总接触力；将每个刀具的垂直力乘以刀具到刀盘中心的垂直距离，得到每个刀具的刀具倾覆力矩，通过刀具倾覆力得到刀盘倾覆力矩，提高了刀盘受力预测精度，增加了盾构机刀盘受力的均匀性。

主权项：1.一种用于超大直径泥水盾构穿越孤石地层的刀盘受力计算方法，其特征在于，包括：获取刀盘的平面坐标、地层分布数据、孤石专勘数据、刀具类型数据和地层类型数据，其中，所述刀盘上设置有多种刀具，且每种所述刀具均设置有多个；根据所述地层分布数据构建挖洞范围内的分层土，并根据所述孤石专勘数据建立所述分层土内的孤石岩体，根据所述分层土、所述孤石岩体和所述平面坐标构建地层分布模型；获取所述刀具的刀具坐标，根据所述刀具坐标判定所述刀具所处的地层类型数据，根据所述刀具类型数据与所述地层类型数据选定刀具受力模型，得到所述刀具与对应地层之间的相互作用力，其中，所述刀具受力模型包括破岩模型、弹性地基量模型和土壤破坏模型；根据每一种所述刀具选定的所述刀具受力模型，计算所述刀盘内每一种所述刀具中所有所述刀具的垂直力，并对所述刀盘的所有所述刀具的垂直力进行求和，得到刀具垂直力总和；获取刀盘中心区泥水压力，将所述刀具垂直力总和加上所述刀盘中心区泥水压力，得到刀盘总接触力；将每个所述刀具的垂直力乘以所述刀具到所述刀盘中心的垂直距离，得到每个所述刀具的刀具倾覆力矩，将每个所述刀具的所述刀具倾覆力矩求和，得到刀盘倾覆力矩；所述地层包括土层与岩层，所述刀具包括滚刀、超挖滚刀和切削刀；所述根据所述地层分布数据构建挖洞范围内的分层土，并根据所述孤石专勘数据建立所述分层土内的孤石岩体，根据所述分层土、所述孤石岩体和所述平面坐标构建地层分布模型，具体包括：根据所述地层分布数据构建挖洞范围内的分层土，并根据所述孤石专勘数据建立所述分层土内的孤石岩体；根据所述分层土、所述孤石岩体和所述平面坐标，并以刀盘中心为圆心、开挖半径为圆半径，构建地层分布模型；根据所述刀具所在的位置，选择所述刀具对应的所述地层类型数据，构建所述地层分布模型内的映射关系；所述映射关系的公式为：；其中，为刀具受力模型，为第把刀的垂直作用力，为第把刀的刀具类型，为第把刀所处地层，代表第把刀；所述破岩模型用于计算所述滚刀与所述超挖滚刀对所述岩层的相互作用力，所述破岩模型的公式为： ； ； ； ；其中，为滚刀与超挖滚刀对岩石的相互作用力，为滚刀与岩石的接触角弧度，为岩石破碎区压力，为滚刀半径，为滚刀刀尖宽度，为滚刀与超挖滚刀和地层的接触面积，为刀尖压力分布系数，为无量纲系数，为岩石单轴抗压强度，为岩石单轴抗拉强度，为刀间距，为盾构贯入度，为第把所述滚刀与所述超挖滚刀对所述岩层的相互作用力；所述弹性地基量模型用于计算所述滚刀与所述超挖滚刀对所述土层的相互作用力，所述弹性地基量模型的公式为： ； ； ；其中，为土体的土弹簧刚度，为土体的静止土压力系数，为土体的被动土压力系数，为刀具与土层接触面的平均贯入度，为滚刀接触土体的初始土压力，分别为滚刀与地层接触面的法向投影面积，为土体地基反力系数，为土体的基床系数，为第把所述滚刀与所述超挖滚刀对所述土层的相互作用力；所述土壤破坏模型用于计算所述切削刀与所述土层的相互作用力，且所述切削刀与所述岩层无相互作用，所述土壤破坏模型的公式为： ； ； ； ；其中，为第一中间参数，为土体摩擦角，为第二中间参数，为土体重度，为盾构贯入度，为土体侧边失效区半径，为侧边失效区与中心失效区夹角，β为中心失效区土体破坏角，为土体粘聚力，为刀具与土体粘聚力，为切削刀宽度，为切角，为刀具附加应力，为刀具与土体之间的摩擦角，为中心区刀土相互作用力，为切削刀刀刃投影宽度，为第把所述切削刀与所述土层的相互作用力；所述刀盘总接触力的计算公式为： ；所述刀盘倾覆力矩的计算公式为： ； ；其中，为刀盘总接触力，为第把刀的垂直作用力，为刀具垂直力与刀盘平面夹角，为切口水压，为主轴承半径，为刀盘水平倾覆力矩，为刀盘竖向倾覆力矩，为刀具与刀盘中心原点的横坐标，为刀具与刀盘中心原点的纵坐标。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 深圳大学 用于超大直径泥水盾构穿越孤石地层的刀盘受力计算方法

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