盾构大数据预处理方法研究

在盾构法隧道施工过程中,合理设置盾构机运行参数,确保盾构机能够按照一定速度掘进,是整个工程流程控制中非常重要的工作。针对现有的盾构参数预测方法缺少对数据系统性的分析和处理,导致预测效果不及预期的情况,文章提出了一整套新的数据预处理流程。该流程分为数据分析和数据处理两个阶段,第一阶段通过主成分分析、皮尔森相关性系数分析进行特征筛选,第二阶段通过插值平滑、卷积平滑进行数据平滑。经过这两个阶段的原始数据处理后,能够在盾构产生的海量数据中提取出特征更明显、价值更高的数据。通过选取真实盾构机数据集进行对比实验,结果表明,所提出的数据预处理流程,能够有效提高盾构机参数预测模型的准确率。     

不同岩石和围压下刃形对滚刀破岩性能的影响

滚刀位于全断面隧道掘进机（TBM）最前端，与岩石直接发生接触，是执行破岩掘进的关键零部件.研究TBM滚刀截面轮廓（刃形）对其破岩性能的影响机理和规律，对指导工程实际中滚刀选型与设计、提高TBM掘进效率具有重要意义.首先建立二维颗粒流离散元模型，针对工程中最常用的平头滚刀和圆弧滚刀，选取两种强度不同的岩石并对其中一种施加固定10 MPa围压；然后，开展滚刀破岩仿真，通过分析比能、破岩体积、刀具载荷、裂纹数量等结果，对滚刀刃形与岩石破碎的关联性进行研究；最后，通过缩比滚刀破岩实验验证数值分析所得结论的正确性.分析结果表明：滚刀刃形对其破岩性能影响显著，在本文所涉及参数范围内，对于多数岩石强度与围压组合，圆弧滚刀比能均低于平头滚刀比能，平均降低19.8%；圆弧滚刀破岩力比平顶滚刀破岩力平均低32.6%，表明破岩过程中圆弧滚刀做功较少，而二者产生的岩石碎片总体积相差不大（平均差值7%），则圆弧滚刀破除单位体积岩石所消耗的能量更少.综上所述，两种常用滚刀刃形相比，在岩石强度与围压较高的地层中可考虑优先选用圆弧滚刀.