盾構(gòu)機密封艙多點土壓平衡優(yōu)化控制策略.pdf

1、土壓平衡盾構(gòu)機是一種地下隧道施工中的專用工程機械，是目前最為先進的新型盾構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于地鐵隧道、公路隧道、水利工程等地下工程建設(shè)。盾構(gòu)施工過程中，掘進面壓力失衡是導(dǎo)致地表塌陷或隆起等安全事故的主要原因，保持掘進面與盾構(gòu)機密封艙之間的土壓平衡是安全、高效施工的關(guān)鍵。地質(zhì)條件的隨機多樣性與多場耦合作用使得掘進面的物理和力學(xué)行為極為復(fù)雜、難以預(yù)測，因而目前實際施工中的土壓平衡控制仍主要依靠人工經(jīng)驗來進行。因此，實現(xiàn)盾構(gòu)機密封艙土壓平衡的自動

2、控制是盾構(gòu)技術(shù)研究中的重要課題。本文在對盾構(gòu)掘進過程進行機理分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進控制理論與優(yōu)化算法，對盾構(gòu)機密封艙多點土壓平衡優(yōu)化控制策略進行了研究，主要工作如下:
　　(1)對盾構(gòu)技術(shù)的研究背景、起源、國內(nèi)外發(fā)展情況等進行了概述，闡明了本文的研究意義。簡述土壓平衡盾構(gòu)機的構(gòu)造以及工作原理，并對盾構(gòu)掘進過程中的開挖面穩(wěn)定機理進行了說明。
　　(2)通過對盾構(gòu)掘進過程進行機理分析，綜合考慮了盾構(gòu)機總推力、推進速度、螺旋輸送機

3、轉(zhuǎn)速耦合作用對掘進面穩(wěn)定性的影響，以密封艙隔板上帶有四個土壓傳感器的土壓平衡盾構(gòu)機為例，基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)，提出了以總推力、推進速度、螺旋輸送機轉(zhuǎn)速以及當(dāng)前時刻土壓值為輸入變量，以下一時刻的土壓值為輸出變量的多點土壓預(yù)測模型。采用現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)對模型進行了仿真驗證，結(jié)果表明，該模型能夠較為精確的對密封艙內(nèi)的土體壓力進行預(yù)測。
　　(3)以各壓力點土壓預(yù)測值與對應(yīng)的土壓設(shè)定值之間的絕對誤差之和最小為優(yōu)化目標(biāo)，提出了采用蟻群算法