超大直径泥水盾构土岩交互地层掘进载荷计算与分析

为解决土岩交互地层超大直径泥水盾构推力、转矩参数设计取值与施工参数控制问题，提出土岩交互地层掘进载荷计算模型。根据泥水盾构特点分析载荷各分项组成，建立掘进载荷数学模型，基于土岩交互地层模型、刀盘几何模型对载荷计算模型进行数值仿真，利用汕头苏埃通道基岩段施工数据对模型进行计算验证，分析基岩侵入高度、岩石强度、贯入度等影响因素对刀盘转矩的影响规律。计算分析结果表明： 1）掘进载荷计算模型理论推力与实测值误差为-6.4%~5.6%，刀盘理论转矩与实测值误差为-9.5%~9.0%，模型具有较高的精度，可满足装备设计和工程应用的实际需要； 2）随基岩侵入高度和贯入度增加，推力、转矩均增加，但转矩对岩石侵入高度、贯入度变化更灵敏； 3）岩石单轴抗压强度每增加10 MPa，转矩约上升7%（强度在50~100 MPa，贯入度5 mm/r）； 4）在高贯入度下，〖JP2〗刀盘转矩随岩石侵入高度的增加效应越显著； 5）在刀盘1/2位置附近，岩石高度增量引起的转矩增加最为显著。建议在施工中根据地勘确定的基岩侵入高度、岩石强度、贯入度参数计算出对应的转矩，可作为施工中掘进控制参数。