[发明专利]上下分层地质条件下盾构刀盘正面载荷的计算方法

权利要求书

1.上下分层地质条件下盾构刀盘正面载荷的计算方法，刀盘正面载荷包括正面推力和正面扭矩两部分，其特征在于计算需要以下几个步骤：

(1)判定开挖面地质情况；

所述步骤(1)中判定的地质情况包括两种：地质工况1是指开挖面分上下两个地质层，上层地质覆盖深度小于刀盘半径，下层地质覆盖深度大于刀盘半径；地质工况2是指开挖面分上下两个地质层，上层地质覆盖深度大于刀盘半径，下层地质覆盖深度小于刀盘半径；

(2)若属于工况1，则计算工况1下的刀盘正面推力F₁；

F1=(1-η)[2E1δπ(1-μ12)R+K1γ1(H-R+a2)][R2arccos(R-aR)-R(R-a)2Ra-a2]]]>

+(1-η)[2E2δπ(1-μ22)R+K2γ2(H+a2)]{R2[π-arccos(R-aR)]+(R-a)2Ra-a2}+pπR2η]]>

式中：a为上层土质的覆盖深度(m)，E₁、E₂分别为上下两层土体的弹性模量(MPa)，μ₁，μ₂分别为上下两层土体的泊松比，K₁、K₂分别为上下两层土体的静止土压力系数，γ₁、γ₂分别为上下两层土体的容重(kN/m³)，δ为刀盘每转切入深度(m/r)，R为刀盘半径(m)，η为刀盘开口率，H为地表至盾构中心轴线处埋深(m)，p为密封舱平均压力(kPa)；

(3)计算工况1下的刀盘正面扭矩T₁；

T1=[G1f1(1-η)δ1-μ1+c1h2π+23K1γ1(H-R+a2)(1-η)f1R][R2arccos(R-aR)-R(R-a)2Ra-a2]]]>

+[G2f2(1-η)δ1-μ2+c2h2π+23K2γ2(H+a2)(1-η)f2R]{R2[π-arccos(R-aR)]+(R-a)2Ra-a2}]]>

式中：G₁、G₂分别为上下两层土体的剪切模量(MPa)，c₁、c₂分别为上下两层土体的粘聚力(kPa)，f₁、f₂分别为上下两层土体与刀盘间的摩擦系数，h为刀具宽度(m)，其它参数定义同前；

(4)若属于工况2，则计算工况2下的刀盘正面推力F₂；

F2=(1-η)[2E2δπ(1-μ22)R+K2γ2(H-a2)][R2arccos(a-RR)-R(a-R)2Ra-a2]]]>

+(1-η)[2E1δπ(1-μ12)R+K1γ1(H+R-a2)]{R2[π-arccos(a-RR)]+(a-R)2Ra-a2}+pπR2η]]>

式中参数定义同前；

(5)计算工况2下的刀盘正面扭矩T₂；

T2=[G2f2(1-η)δ1-μ2+c2h2π+23K2γ2(H-a2)(1-η)f2R][R2arccos(a-RR)-R(a-R)2Ra-a2]]]>

+[G1f1(1-η)δ1-μ1+c1h2π+23K1γ1(H+R-a2)(1-η)f1R]{R2[π-arccos(a-RR)]+(a-R)2Ra-a2}]]>

式中参数定义同前。