盾構機密封艙土壓建模與協調優(yōu)化控制方法.pdf

1、隨著城市化進程快速推進，地面的可開發(fā)空間越來越少，地下空間這一寶貴資源日益得到重視，其開發(fā)和利用活動日漸頻繁。土壓平衡盾構由于適用地層范圍廣，施工速度快，已經被廣泛的應用于隧道開挖等各類地下施工建設。
　　在盾構施工過程中，通過控制密封艙土壓與開挖面水土壓力保持動態(tài)平衡以維持開挖面穩(wěn)定，若壓力失衡則會發(fā)生地表塌陷或隆起等事故造成人員傷亡和財產損失，因此盾構機土壓平衡控制對于保證盾構掘進安全至關重要。由于盾構掘進工況復雜多變，且各掘

2、進參數相互耦合，因此目前密封艙土壓控制模型大多是利用神經網絡、模糊算法等智能方法或基于密封艙渣土的質量守恒定律建立簡化模型，忽略了盾構刀盤的擠土效應對密封艙土壓的影響，僅通過控制進土量或排土量以保持土壓平衡。然而根據現場監(jiān)測數據表明，盾構掘進的擠土效應遠比通常認為的大，所以，如果忽略刀盤擠土效應對密封艙土壓的影響，勢必會導致密封艙土壓控制效果變差，甚至發(fā)生異常工況。針對上述問題，本文進行了下面的研究:
　　本文綜合考慮盾構刀盤系統

3、、推進系統和排土系統對密封艙土壓的影響，通過對盾構刀盤的擠土效應對土體變形量影響的機理分析入手，然后結合盾構不平衡掘進引起的土體變形量，建立了由刀盤系統、推進系統和排渣系統等多子系統共同作用所決定的新的密封艙土壓控制模型。為了實現密封艙土壓能夠快速穩(wěn)定的跟蹤土壓設定值，提出了保持刀盤轉速設定值不變，協調優(yōu)化控制螺旋機轉速和推進速度的刀盤、推進、排渣等多子系統協調優(yōu)化控制方法。最后利用實際數據進行了仿真試驗，結果表明:本文提出的土壓平衡控