[发明专利]一种小曲率半径盾构隧道推进参数确定方法

说明书

本申请提供了一种小曲率半径盾构隧道推进参数确定方法，包括：根据小曲率半径盾构隧道盾构机推进时，盾构机与土体的摩擦系数、小曲率半径盾构隧道的土体浮容重、盾构机的法向土压力系数、盾构机的等效容重，基于预设的盾周土压力模型，确定盾构机推进时的盾周土压力；根据小曲率半径盾构隧道盾构机推进时，盾构机的正面土压力调整系数、盾构机的静止土压力系数、盾构机的水压力系数，基于预设的盾头土压力模型，确定盾构机推进时的盾头土压力；根据盾周土压力和盾头土压力，确定盾构机推进时的千斤顶总推力；根据小曲率半径盾构隧道的土体弹簧常数、盾构机转动过一次的转角，基于预设的推进转矩模型，确定盾构机推进时的转矩。

技术领域

本申请涉及盾构隧道施工技术领域，特别涉及一种小曲率半径盾构隧道推进参数确定方法。

背景技术

随着社会、经济的高速发展，城市化进程的不断加剧，对地面资源的利用趋于饱和，城市地下空间资源的开发和利用成为社会可持续发展的重要方向之一。盾构法隧道施工以其施工速度快、安全高效、对城市地面环境干扰小等优点而成为地铁等地下隧道建设的主要功法之一。然而，随着城市地下空间的进一步开发，受深基坑与地下管道等影响，地铁轴线设计有时会出现小半径曲线，对盾构施工控制技术提出了更高的要求。

小曲率半径隧道轴线控制难度大。由于盾构机本身为直线型刚体，为了使隧道轴线与设计轴线拟合，因而，推进过程中需要进行连续纠偏，以精准地控制盾构机姿态。盾构机要依靠调整盾构推进压力实现曲线转弯和纠偏，隧道轴线半径越小，纠偏灵敏度越低，轴线就越难以控制，这极大地增加了轴线控制和纠偏难度。

在实际工程中，通常依据施工经验进行调整千斤顶力系分配，增加了施工难度，同时存在极大的安全隐患。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种小曲率半径盾构隧道推进参数确定方法，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供了一种小曲率半径盾构隧道推进参数确定方法，包括：步骤S1、根据所述小曲率半径盾构隧道盾构机推进时，所述盾构机与土体的摩擦系数、所述小曲率半径盾构隧道的土体浮容重、所述盾构机的法向土压力系数、所述盾构机的等效容重，基于预设的盾周土压力模型，确定所述小曲率半径盾构隧道盾构机推进时的盾周土压力；步骤S2、根据所述小曲率半径盾构隧道盾构机推进时，所述盾构机的正面土压力调整系数、所述盾构机的静止土压力系数、所述盾构机的水压力系数，基于预设的盾头土压力模型，确定所述小曲率半径盾构隧道盾构机推进时的盾头土压力；步骤S3、根据所述小曲率半径盾构隧道盾构机推进时的盾周土压力和所述小曲率半径盾构隧道盾构机推进时的盾头土压力，确定所述小曲率半径盾构隧道盾构机推进时的千斤顶总推力；步骤S4、根据所述小曲率半径盾构隧道的土体弹簧常数、所述盾构机转动过一次的转角，基于预设的推进转矩模型，确定所述小曲率半径盾构隧道盾构机推进时的转矩。

优选的，在步骤S1中，基于预设的盾周土压力模型：

计算所述小曲率半径盾构隧道盾构机推进时的盾周土压力F_s；

其中，μ表示所述小曲率半径盾构与土体的摩擦系数；L表示盾构机的总长度；γ′表示所述小曲率半径盾构隧道的土体浮容重；K_θ表示盾构机的法向土压力系数；D表示盾构机的刀盘直径；H表示所述小曲率半径盾构隧道的土层厚度；γ′_ε表示盾构机的等效容重；θ表示所述盾构机的刀盘上的任一点与水平面的夹角。

优选的，在步骤S1中，按照公式：

计算盾构机的法向土压系数K_θ；