[发明专利]深埋圆隧TBM掘进的摩擦阻力计算方法

摘要

本发明提供一种深埋圆隧TBM掘进的摩擦阻力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.通过现场勘探、测试和分析，获得施工现场具有代表性的岩体的H‑B强度参数和盾壳的力学参数；步骤2.将获得的强度参数代入H‑B屈服准则，利用Newton‑Raphson迭代方法计算弹塑性交界处径向应力σr2；步骤3.结合围岩径向应力分层模型，令内部支护压力为0，计算得到洞壁处的塑性区半径Rp、最大径向位移umax、位移特征曲线GRC和支护特征曲线SCC；步骤4.根据基于二维有限元法提出的弹塑性围岩LDP拟合公式，得到隧道开挖纵向变形的数据；步骤5.根据SCC、GRC和LDP曲线的数据，得到护盾所受的围岩压力，再通过差分求和的方式，得到深埋圆隧TBM掘进的摩擦阻力的具体值。

主权项

1.一种深埋圆隧TBM掘进的摩擦阻力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.通过现场勘探、测试和分析，获得施工现场具有代表性的岩体的H‑B强度参数和盾壳的力学参数；步骤2.将获得的强度参数代入H‑B屈服准则，利用Newton‑Raphson迭代方法计算弹塑性交界处径向应力σr2；步骤3.结合围岩径向应力分层模型，令内部支护压力为0，计算得到洞壁处的塑性区半径Rp、最大径向位移umax、位移特征曲线GRC和支护特征曲线SCC；步骤4.根据基于二维有限元法提出的弹塑性围岩LDP拟合公式，得到隧道开挖纵向变形的数据；步骤5.根据SCC、GRC和LDP曲线的数据，得到护盾所受的围岩压力，再通过差分求和的方式，得到深埋圆隧TBM掘进的摩擦阻力的具体值：步骤5‑1.求得隧道围岩与盾壳沿纵断面方向的挤压力：步骤5‑2.在盾壳长度上对挤压力进行积分得到正压力总和，并与动摩擦因数μ'相乘得到深埋圆隧TBM掘进的摩擦阻力Rf：式中，p_i为支护压力，E_s为护盾的弹性模量，d_s为护盾的厚度，L为护盾的长度，R₀为隧洞半径，为SCC曲线与GRC曲线的交点，u表示围岩径向变形，u(x)为随着距离变化的变形函数，下标i表示环数，△R为超挖量，μ’为护盾与围岩之间的摩擦因数，W为护盾重量。