盾構(gòu)機(jī)密封艙土壓建模與協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程快速推進(jìn)，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(dòng)日漸頻繁。土壓平衡盾構(gòu)由于適用地層范圍廣，施工速度快，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于隧道開挖等各類地下施工建設(shè)。
　　在盾構(gòu)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(dòng)態(tài)平衡以維持開挖面穩(wěn)定，若壓力失衡則會(huì)發(fā)生地表塌陷或隆起等事故造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因此盾構(gòu)機(jī)土壓平衡控制對(duì)于保證盾構(gòu)掘進(jìn)安全至關(guān)重要。由于盾構(gòu)掘進(jìn)工況復(fù)雜多變，且各掘

2、進(jìn)參數(shù)相互耦合，因此目前密封艙土壓控制模型大多是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法等智能方法或基于密封艙渣土的質(zhì)量守恒定律建立簡(jiǎn)化模型，忽略了盾構(gòu)刀盤的擠土效應(yīng)對(duì)密封艙土壓的影響，僅通過控制進(jìn)土量或排土量以保持土壓平衡。然而根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，盾構(gòu)掘進(jìn)的擠土效應(yīng)遠(yuǎn)比通常認(rèn)為的大，所以，如果忽略刀盤擠土效應(yīng)對(duì)密封艙土壓的影響，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致密封艙土壓控制效果變差，甚至發(fā)生異常工況。針對(duì)上述問題，本文進(jìn)行了下面的研究:
　　本文綜合考慮盾構(gòu)刀盤系統(tǒng)

3、、推進(jìn)系統(tǒng)和排土系統(tǒng)對(duì)密封艙土壓的影響，通過對(duì)盾構(gòu)刀盤的擠土效應(yīng)對(duì)土體變形量影響的機(jī)理分析入手，然后結(jié)合盾構(gòu)不平衡掘進(jìn)引起的土體變形量，建立了由刀盤系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)和排渣系統(tǒng)等多子系統(tǒng)共同作用所決定的新的密封艙土壓控制模型。為了實(shí)現(xiàn)密封艙土壓能夠快速穩(wěn)定的跟蹤土壓設(shè)定值，提出了保持刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)定值不變，協(xié)調(diào)優(yōu)化控制螺旋機(jī)轉(zhuǎn)速和推進(jìn)速度的刀盤、推進(jìn)、排渣等多子系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法。最后利用實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，結(jié)果表明:本文提出的土壓平衡控