[发明专利]一种适用于小半径曲线隧道盾构最优始发方向的确定方法

权利要求书

1.一种适用于小半径曲线隧道盾构最优始发方向的确定方法，其特征在于，包括：

建立如图的oxy直角坐标系，曲线为圆心为O，半径为R的圆弧，表示隧道轴线设计曲线；圆弧为隧道设计轴线，圆弧为隧道设计轴线圆弧的延长线；线段A’B表示盾构机切线始发初始位置，BC’表示切线始发后盾构机轴线位置，NC’即为切线始发后刀盘中心偏移隧道中心线的距离；AB为盾构机割线始发初始位置，BC为盾构机割线始发后盾构机轴线位置，M为盾构机割线始发后盾构机轴线BC的中点，且满足AB＝BC＝A’B＝BC’＝L(L为盾构机盾体长度)；

盾构机AB沿着割线方向始发达到BC后，隧道中线圆弧把盾体轴线BC分为曲线内侧BE段和曲线外侧EC段；BE段上各点对隧道中线的最大偏移值在BE的中点G；曲线外侧BC段对隧道中线的最大偏移值在刀盘中心点C；中点G和刀盘中心点C相对于隧道中心的偏移距离分别为GD和HC；盾构机盾体轴线中点相对于隧道轴线的偏移值为MF；

盾构机割线始发的方向ABC与圆弧在B点的切线方向BC’的夹角为θ，即∠CBC’＝θ；则∠BOD＝∠DOE＝θ；

使盾构机始发后且当盾体全部进入地层后盾体轴线上任意一点偏离隧道中线的水平偏差均满足规范要求且处于最佳姿态，则盾构机始发后的最佳位置应该使得GD＝HC；

GD＝R(1-cosθ)，

令GD＝HC，整理后得到如下非线性代数方程：

其中，角θ为盾构机始发角度的最优角度方案。

2.根据权利要求1所述的适用于小半径曲线隧道盾构最优始发方向的计算方法，其特征在于：将非线性代数方程(1)的解采用迭代方法求得，代数方程(1)的解的迭代格式为：

3.根据权利要求2所述的适用于小半径曲线隧道盾构最优始发方向的计算方法，其特征在于：所述迭代次数为3-4次，盾构机始发角度θ为5位有效数字的精度。